2010年6月計算機組織與結構,2010 計算機組織與體系結構課程設計.doc

2010 計算機組織與體系結構課程設計

東 莞 理 工 學 院

本 科 課 程 設 計

課程設計題目： 具有訪存及循環移位運算功能的

復雜模型機的設計

學生姓名： 許悅

學 號： 200841402113

系 別：計算機學院

專業班級： 計算機科學與技術1班

指導教師姓名： 張麗娟

課程設計要求及目的

要求：

綜合運用所學計算機原理知識，設計并實現較為完整的計算機。

掌握計算機整機概念。深入理解基本模型計算機的功能、組成方法；深入學習計算機各類典型指令的執行流程學會掌握微程序的設計方法，。通過熟悉較完整的計算機的設計，全面了解并掌握微程序控制方式計算機的設計方法。

目的：具有訪存及循環移位運算功能的復雜模型機的設計

機器指令程序如下：

IN 01,R0 ;(R0)=02H

LDA 00,20,R1 ;將[20H]存儲單元的數據03H送R1

ADC R0,R1 ;(R1)=05H

RRC R1,R2 ;(R1)=05H,(R2)=02H,CY=1

OUT 10,R1 ;05H

OUT 10,R2 ;02H

HLT

機器指令設計文檔

編寫機器指令助記符

$P0044IN 01,R0

$P0101LDA 00,20,R1

$P0220

$P0391ADC R0,R1

$P04E6RRC R1,R2

$P0559OUT 10,R1

$P065AOUT 10,R2

$P0760HLT

$P2003

指令系統格式及微程序格式

本模型機共有 16 條基本指令，其中算術邏輯指令7條，訪問內存指令和程序控制指令 4條，輸入輸出指令2條，其它指令 1 條。表 7.2-1 列出了各條指令的格式、匯編符號、指令格式、助記符號和功能。

(1) 算術邏輯指令

設計9條算術邏輯指令并用單字節表示，尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如右： 其中，OP-CODE 為操作碼，rs 為源寄存器，rd 為目的寄存器，并規定：9 條算術邏輯指令的名稱、功能和具體格式見表 7.2-1。

(2) 訪問指令及轉移指令

模型機設計 2 條訪內指令，即存數(STA)、取數(LDA)，2 條轉移指令，即無條件轉移(JMP)、結果為零或有進位轉移指令(BZC)，指令格式為：

其中，OP-CODE 為操作碼，rd 為目的寄存器地址(LDA、STA 指令使用)。D 為位移量(正負均可)，M 為尋址模式，其定義如下：

本模型機規定變址寄存器 RI 指定為寄存器 R2。

(3) I/O 指令

輸入(IN)和輸出(OUT)指令采用單字節指令，其格式如下：

其中，addr=01 時，選中“INPUT DEVICE”中的開關組作為輸入設備，addr=10 時，選中“OUTPUT DEVICE”中的數碼塊作為輸出設備。

(4) 停機指令

指令格式如下：

HALT 指令，用于實現停機操作。

本模型機的數據通路框圖如圖 7.2-1。根據機器指令系統要求，設計微程序流程圖及確定微地址，如圖 7.2-2。

微指令的前六位S3S2S1S0MCnWE根據表2.5-2 74LS181邏輯功能表寫出：

微指令格式

微指令字長共24位，其控制位順序如表4.4-1所示。

設計微程序流程圖及確定微地址

微代碼設計文檔

編寫控制臺啟動程序微指令，程序流程圖

這條微指令的地址為00(八進制)，即00H。

下一條微指令的地址為10(八進制)，所以微指令的低六位(6-1)為001 000。

由數據通路可知完成此操作為空，沒有用到運算器所以高六位(24-19)為000000。也沒有用到W/R控制信號故WE A9 A8(18-16)為0 1 1。A字段、B字段的控制信號也沒用到故A B(15-10)為000 000。用到P(4)控制信號故C字段(9-7)為100。

綜上所述24位微指令二進制代碼為：

000000 0 1 1000 000100 001000

故本條微指令為：$編寫IN 02，R0微指令

IN的第一條微指令為

這條微指令的地址為01(八進制),即為01H。

下一條微指令的地址為02(八進制)，所以微指令的低六位(6-1)為000 010

由數據通路可知完成此操作沒有用到運算器所以高六位(24-19)為000000。

存儲器RAM處于打開狀態，即W/R為0、CE=0，故第18位WE=W/R=0；Y0=SW-B=0，Y1=CE=0, Y2=LED-B=0,即第17、16位的A9 A8為1 1。

AR的控制信號LDAR=1，故A字段為110；PC-B=1，故B字段為110；PC的控制信號LDPC=1，故C字段為110。

綜上所述24位微指令二進制代碼為：

000000 0