数据通路控制信号

数据通路及其控制试题

1． 图1为双总线结构机器的数据通路，IR为指令寄存器，PC为程序计数器（具有自增功能），M为主存（受R/W信号控制），AR为地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器，ALU由加、减控制信号决定完成何种操作，控制信号G控制的是一个门电路。

另外，线上标注有控制信号，例如yi表示y寄存器的输入控制信号，R1o为寄存器R1的输出控制信号，未标字符的线为直通线，不受控制。假设该模型机规定所有寄存器的数据打入都只能在一个CPU周期的最后一个时钟周期完成。

(1) 设指令“LAD (R1)，R2”完成将(R1)为地址的内存单元的内容取至寄存器R2，假设指令地址已在PC中，请用方框图语言画出该指令的指令周期流程图，并在每一个CPU周期右边列出相应的微操作控制信号序列。(8分)

(2) 为缩短指令周期，将存储器M分设为指令存储器M1和数据存储器M2，修改的数据通路如图2所示。对于此修改后的数据通路图，画出指令“LAD (R1)，R2”的指令周期流程图，并在每一个CPU周期右边列出相应的微操作控制信号序列。(4分)

2. 图3为某模型机的数据通路图。其中，R1和R2为通用寄存器，MDR为内存数据寄存器，MAR为内存地址寄存器，M为存储器，PC为

实验五 单时钟周期数据通路设计

实验目的

通过实现MIPS核心指令集的单时钟周期数据通路，了解单周期数据通路的原理与实现。

实验设备

1. 装有ISE10.1的PC机一台 2. EDK-3SAISE实验箱一台

实验内容

用verilog描述如下的单时钟周期数据通路，先完成行为仿真，再加载到实验箱运行。

加载到实验箱运行时，要求输入clk,rst,pausen，输出pc[5:2]、aluout[7:0]。 1.模块代码

module CPUsec(clk,rst ,pcin,pcout,inst,bdata,aluout,signextout,memout,pcp4,

waddr,regdest,zero,aluctrl,aluop,jump,brance,memread,memtoreg,memwrite,alusrc,regwrite,beqaddrout,bzaddr,rdata1,rdata2,wdata,jaddr); input clk,rst;

output[31:0]pcin,pcout,inst,bdata,aluout,signextout,memout,pcp4,beqaddrout,bzaddr,rdata1,rda

非常简单CPU数据通路设计

实验目的：

1. 掌握CPU的设计步骤 2. 学会芯片的运用及其功能

即是本次实验的主要内容是利用Quarters2仿真平台设计非常简单的CPU的数据通路，加深对CPU的分析和理解。

实验方法：

在Quarter2环境下实现非常简单CPU数据通路的设计

实验内容：

绘制非常简单CPU的寄存器：一个8位累加器AC，一个6位的地址寄存器AR，一个6位的程序计数器PC，一个8位的数据寄存器DR，一个2位的指令寄存器IR。其数据通路详见教材P。

注：6位寄存器、6位计数器两个元件的设计文件：reg6.gdf和cou6.gdf已

经给出。 1、零件制作

6位寄存器reg6.gdf （自行设计） 6位计数器cou6.gdf （自行设计）

8位寄存器 （可选择74系列宏函数74273） 8位计数器 （由两个74161构成）

2位寄存器 （由D触发器构成，自行设计）

6三态缓冲器 （自行设计，可由74244内部逻辑修改而成） 8三态缓冲器 （选择74系列宏函数74244，或作修改） alu模块 （自行设计，限于时间，其内部逻辑不作要求） 2、选择器件，加入数据通路顶层图

非常简单CPU数据通路设计

实验目的：

1. 掌握CPU的设计步骤 2. 学会芯片的运用及其功能

即是本次实验的主要内容是利用Quarters2仿真平台设计非常简单的CPU的数据通路，加深对CPU的分析和理解。

实验方法：

在Quarter2环境下实现非常简单CPU数据通路的设计

实验内容：

绘制非常简单CPU的寄存器：一个8位累加器AC，一个6位的地址寄存器AR，一个6位的程序计数器PC，一个8位的数据寄存器DR，一个2位的指令寄存器IR。其数据通路详见教材P。

注：6位寄存器、6位计数器两个元件的设计文件：reg6.gdf和cou6.gdf已

经给出。 1、零件制作

6位寄存器reg6.gdf （自行设计） 6位计数器cou6.gdf （自行设计）

8位寄存器 （可选择74系列宏函数74273） 8位计数器 （由两个74161构成）

2位寄存器 （由D触发器构成，自行设计）

6三态缓冲器 （自行设计，可由74244内部逻辑修改而成） 8三态缓冲器 （选择74系列宏函数74244，或作修改） alu模块 （自行设计，限于时间，其内部逻辑不作要求） 2、选择器件，加入数据通路顶层图

Hedgehog信号通路在哺乳动物生殖系统中的作用

1. Hedgehog信号通路

Nusslein-Volhard和Wieschaus在对果蝇进行影响幼虫表皮层图式形成的突变体筛选时发现了 hedgehog 基因(hh)，果蝇和其他动物一样身体分成多个节段，幼虫的每个节段内一部分有毛、一部分无毛，hh 基因突变使无毛部分变成有毛部分，所以被戏称为“刺猬”基因，随后 Hedgehog 信号通路的组成成分和具体途径在果蝇中被确定。果蝇 Hedgehog 信号通路中的组成成分(主要包括 hh、ptch 和 Gli 家族转录因子 ci)及其功能被高度保守和复杂化的存在于哺乳动物中。果蝇只有一个 hh 基因，哺乳动物中发现其同源基因有 3 个，分别为 Sonic hedgehog(Shh)、Indian hedgehog (Ihh)和 Desert hedgehog (Dhh)，研究较多的是 Shh，因其在哺乳动物中作用最为广泛[2]。经典的哺乳动物 Hedgehog 信号通路是由 Hh 配体、跨膜蛋白质受体 Patched(Ptch1 和 Ptch2)和 Smoothened(Smo)组成的受体复合物、下游转录因子 Gli 蛋白(Gli-1、Gl

Wnt/Wg信号通路简介 【1】主要功能

参与发育过程中的细胞分化。Wnt/Wg是重要的morphogen(形态生成素)，它可以借Ca信号通过引发细胞极性通路发挥作用，也可以通过调节Armadillo的稳定性来（常规地）发挥作用。

1.在果蝇的胚胎发育过程中，engrailed(en)和Wg作为体节极性基因发挥功能。

Wg和en受pair-rule基因调控激活。en在even-skipped（Eve）或Fushi tarazu（Ftz）蛋白含量较高的细胞中表达，同时受到Odd-skipped, Runt,或Sloppy-paired的抑制。Wg在两者（Eve & Ftz）均不表达（表达sloppy-paired基因）的细胞中表达。

Wg蛋白表达后扩散到周围细胞，在表达en的细胞中，Wg和Ftz/Lrp6结合，经Wg信号通路激活en的表达。en蛋白激活en自身及hh基因的表达，hh扩散到周围细胞，和Patch受体结合，增强Wg基因的表达。[正反馈] hh/wg的相互作用，确定了denticle表达的边界。若Wg/Hh信号通路受到影响，则denticle会布满整个体节。Hedgehog，Porcupine，Arma

1 JAK-STAT信号通路 1) JAK与STAT蛋白

JAK-STAT信号通路是近年来发现的一条由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。与其它信号通路相比，这条信号通路的传递过程相对简单，它主要由三个成分组成，即酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT。

(1) 酪氨酸激酶相关受体（tyrosine kinase associated receptor）

7）、GM-CSF（粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子）、GH（生长激素）、EGF（表皮生长因子）、PDGF?7（IL-2?许多细胞因子和生长因子通过JAK-STAT信号通路来传导信号，这包括白介素2 （血小板衍生因子）以及IFN（干扰素）等等。这些细胞因子和生长因子在细胞膜上有相应的受体。这些受体的共同特点是受体本身不具有激酶活性，但胞内段具有酪氨酸激酶JAK的结合位点。受体与配体结合后，通过与之相结合的JAK的活化，来磷酸化各种靶蛋白的酪氨酸残基以实现信号从胞外到胞内的转递。 (2) 酪氨酸激酶JAK（Janus kinase）

很多酪氨酸激酶都是细胞膜受体，它们统称为酪氨酸激酶受体（receptor tyrosine

Hippo信号通路简介

名字的由来：其关键组成成员蛋白激酶Hippo突变能使组织增生，在果蝇中的表型看上去很像河马。

The Hippo signaling pathway, also known as the Salvador/Warts/Hippo (SWH) pathway。 【1】主要功能

参与细胞的增殖及程序性死亡的调控。参与癌症的形成。

1.Yki/YAP/TAZ是原癌基因。YAP过表达可以解除细胞的接触抑制(contact inhibition)。

多种癌症中可以发现Hippo signaling的基因突变（如 乳腺癌中可发现Fat4突变）…… 2.调控生物体器官的大小。(器官再生)

在小鼠肝脏过表达Yap，发现其因为细胞增生，大小扩大了3倍左右。停止过表达Yap，肝脏能恢复正常大小。

¤- 将细胞膜上的信号(细胞与细胞贴近的程度等)传递到细胞核中。和细胞极性及细胞骨架相关。

【2】信号通路的成员

Fat(FAT1-4 - mammals) ☆

功能：receptor [ps 配体未知]

类别：跨膜蛋白，atypical cadherin Dachsous (Ds) ☆ 功能：未知

经典信号通路之PI3K-AKT-mTOR信号通路

PI3K是一种胞内磷脂酰肌醇激酶，与v．src和v．ras等癌基因的产物相关，且PI3K本身具有丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)激酶的活性，也具有磷脂酰肌醇激酶的活性。由调节亚基p85和催化亚基p110构成。

磷脂酰肌醇3-激酶(PI3Ks)蛋白家族参与细胞增殖、分化、凋亡和葡萄糖转运等多种细胞功能的调节。PI3K活性的增加常与多种癌症相关。PI3K磷 酸化磷脂酰肌醇PI(一种膜磷脂)肌醇环的第3位碳原子。PI在细胞膜组分中所占比例较小，比磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸含量少。但在脑细胞膜中，含量较为丰富，达磷脂总量的10%。

PI的肌醇环上有5个可被磷酸化的位点，多种激酶可磷酸化PI肌醇环上的4th和5th位点，因而通常在这两位点之一或两位点发生磷酸化修饰，尤其发生在质膜内侧。通常，PI-4,5-二磷酸(PIP2)在磷脂酶C的作用下，产生二酰甘油(DAG)和肌醇-1,4,5-三磷酸。PI3K转移一个磷酸基团至位点3，形成的产物对细胞的功能具有重要的影响。譬如，单磷酸化的PI-3-磷酸，能刺激细胞迁移(cell trafficking)，而未磷酸化的则不能。PI-3,4-二磷酸则可促进

现场总线技术现场总线控制系统(简称FCS)其结构模式为“工作站——现场总线 智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互 连系统结构。操作站

LA N

H2 H1 服务器 H1

现场总线

现 场 设 备 124 H1 网桥 H1 H1 32 现场设备 H1 现场总线 现场总线

FCS控制层32 现场设备

原理图

控制系统应用图示例

使用控制系统分布确定现场总线的接线

H1 现场总线 # 3 网段 控制室 PCGreen Liquor StorageLT 111 LT 112

H1 现场总线 # 2网段LT 101

Re-Burned Purchased Lime LimeDT 109 FT 110

19

SC 111 24 IP 102IP 104A IP 104B Cooler

SC 112 25

SC 110 23

20 FT 102 AT 103

21TT 104

Heater CV-101 A/O

AT 106

AT 107A

AT 107BLT 108 SC 108 22

H1 现场总线 # 1网段

TT 105

现场总线定义现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双 向传输、多分支结构的通信网络。 它的关键标志是能支持 双向、多节点、总线式的全数字通讯。