24位计算机组成原理微程序表模板Word文件下载.docx

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　　5、给R0、R1、R2、R3各赋一初值，然后对它们进行一系列移位循环操作，观察各寄存器的变化情况。

　　四、实验目的:

　　1、通过实验例程，熟悉软件的操作。

　　2、熟悉模型机的指令系统，理解并掌握各条指令的功能和用途。

3、利用该指令系统，自行编写小程序，调试并运行。

　　五、实验装置组成:

（一）硬件部分

　　实验装置是为计算机组成原理的工作流程专门设计的。

它能够让学生通过手动和自动的操作弄清和掌握计算机工作的基本原理。

　　实验模块由手动实验部分和程序实验部分组成。

手动实验主要完成计算机各个组成部分的原理实验，包括数据流程、运算器执行、存储器和外设之间的数

　　据交换等部分，通过组合变化各个输入信号，进一步理解计算机各个部件的执行过程和工作原理，手动实验在本指导书的前面部分已经作了详细介绍。

程序实验主要完成指令系统中每条指令的具体执行，包括取指、译码、执行过程中对应微指令的工作流程，并且还能观察各类指令执行的结果。

操作过程在计算机上进行，可实现单拍、单步和连续执行，每个执行过程可以在计算机上显示，其执行结果和过程也可同步在实验板上显示，进一步观察对应指令在执行过程中的每个控制信号和数据流向。

（二）软件部分

　　软件系统由编辑程序、编译程序、程序执行、调式程序几个部分组成，完成由源程序输入、语法分析排错、指令汇编、应用程序调试的全过程。

　　软件系统采用集成化的窗口，各种软件功能分类设置在程序中，可以根据程序实验过程的需要随意组合使用。

软件系统的主窗口界面如下图所示：

　　六、软件使用说明

　　:

　　图7-2界面说明标识

　　软件系统采用集成化的窗口，各种软件功能分类设置在程序中，软件系统的主窗口界面如上图所示，现将界面各组成部位说明如下：

　　1——寄存器在程序执行过程中，观察各寄存器的值2——存储器在程序执行过程中，观察各存储器的值3——信息显示当前指令对应的微程序

　　4——编辑源程序从汇编状态或运行状态返回到编辑源程序状态

　　5——汇编对编辑好的源程序进行汇编连接6——程序复位让程序指针指向程序的第一条指令

　　7——运行运行已通过汇编连接的程序8——停止停止程序的运行

　　9——单步单步运行程序（逐条指令执行）10——单拍单拍运行程序（逐条微指令执行）11——设置/取消断点设置/取消断点，调试程序时用12——连接/断开串行口连接/断开串行口，连通/断开程序和模型机通信

　　13——源程序编辑区在该区域内编辑源程序

　　14——寄存器/存储器显示区显示各寄存器/存储器的值15——微程序显示区显示当前指令对应的微程序

　　七、指令系统汇编:

（一）模型机指令系统

（二）模型机指令码

　　1、指令码

　　篇二：

　　1.已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为512×

48（位），微程序在整个控制存

　　储器中实现转移，可控制微程序的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示：

（1）微指令中的三个字段分别应多少位？

（2）画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

解：

（1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段

　　为4位，（如采用字段译码只需2位），下地址字段为9位，因为控制容量为512单元，微命令字段是（48–4-9）=35位。

（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图b1.2如下：

其中微地址寄存器对应下

　　地址字段，p字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄存器。

地址转移逻辑的输入是指令寄存器op码，各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为1），其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。

　　图b1.2

　　2．某计算机有8条微指令i1—i8，每条微指令所包含的微命令控制信号见下表，a—j分别对应10种不同性质的微命令信号。

假设一条微指令的控制字段仅限8位，请安排微指令的控制字段格式。

　　a*（b,c,d,e,f,g,h,j）b*（c,d,e,h）c*（d,e,g,h）d*（e,f,g,h）e*（g,,i）f*（g）g*（i）h*（j）解：

为了压缩指令字的长度，必须设法把一个微指令周期中的互斥性微命令信号组合在一个小组中，进行分组译码。

经分析，（e,f,h）和（b,i,j）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a,c,d,g四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如下：

　　01e01b直接控制10f10i

　　4位2位2位

　　3．运算器结构如图b5.2所示，R1，R2，R3是三个寄存器，a和b是两个三选一的多路开关，通路的选择由as0,as1和bs0，bs1端控制，例如bs0bs1=11时，选择R3，bs0bs1=01时，选择R1，alu是算术/逻辑单元。

s1s2为它的两个操作控制端。

其功能如下：

　　图b5.2

　　s1s2=00时，alu输出=as1s2=01时，alu输出=a+b

　　s1s2=10时，alu输出=a–bs1s2=11时，alu输出=a⊕b请设计控制运算器通路的微指令格式。

　　解：

采用水平微指令格式，且直接控制方式，顺序控制字段假设4位，其中一位判别测试位：

　　当p=0时，直接用μaR1——μaR3形成下一个微地址。

　　当p=1时，对μaR3进行修改后形成下一个微地址。

　　4．某机运算器框图如图b7.1所示，其中alu由通用函数发生器组成，m1—m3为多路开关，采用微程序控制，若用微指令对该运算器要求的所有控制信号进行微指令编码的格式设计，列出各控制字段的编码表。

　　图b7.1

当24个控制信号全部用微指令产生时，可采用字段　　

译码法进行编码控制，采用的微指令格式如下（其中目地操作数字段与打入信号段可结合并公用，后者加上节拍脉冲控制即可）。

　　3位3位5位3位2位目的操作数源操作数运算操作直接控制判别下地址字段

　　5．图b8.2给出了微程序控制的部分微指令序列，图中每一框代表一条微指令。

分支点a

　　由指令寄存器iR5，iR6两位决定，分支点b由条件码标志c决定。

现采用断定方式实现微程序的程序控制，已知微地址寄存器长度为8位，要求：

（1）设计实现该微指令序列的微指令字顺序控制字段的格式。

（2）画出微地址转移逻辑图。

　　图b8.2解：

（1）已知微地址寄存器长度为8位，故推知控存容量为256单元。

所给条件中微程序有

　　两处分支转移。

如不考虑他分支转移，则需要判别测试位p1，p2（直接控制），故顺序控制字段共10位，其格式如下,ai表示微地址寄存器：

　　8

（2）转移逻辑表达式如下：

　　a8=p1·

iR6·

tia7=p1·

iR5·

tia6=p2·

c0·

ti

　　其中ti为节拍脉冲信号。

在p1条件下，当iR6=1时，ti脉冲到来时微地址寄存器的第8位a8将置“1”，从而将该位由“0”修改为“1”。

如果iR6=0，则a8的“0”状态保持不变，a7，a6的修改也类似。

　　根据转移逻辑表达式，很容易画出转移逻辑电路图，可用触发器强制端实现。

　　6．假设某计算机的运算器框图如图b13.1所示，其中alu为16位的加法器（高电平工作），

　　sa、sb为16位锁存器，4个通用寄存器由d触发器组成，o端输出，其读写控制如下表所示：

　　要求：

（1）设计微指令格式。

（2）画出add，sub两条微指令程序流程图（不编码）。

（1）微指令格式如下：

　　各字段意义如下：

F1—读Ro—R3的选择控制。

　　F2—写Ro—R3的选择控制。

F3—打入sa的控制信号。

F4—打入sb的控制信号。

　　F5—打开非反向三态门的控制信号。

ldalu。

　　F6—打开反向三态门的控制信号。

ldalu，并使加法器最低位加1F7－清锁存器sb位零的Reset信号。

　　F8－一段微程序结束，转入取机器指令的控制信号。

R—寄存器读命令w—寄存器写命令

（2）add，sub两条微指令程序流程图如图b13.2所示

　　篇三：

计算机组成原理课程设计——微程序设计报告书

　　课程设计指导教师评定成绩表

　　指导教师评定成绩:

　　指导教师签名:

年月日

　　重庆大学本科学生课程设计任务书

　　说明:

1、学院、专业、年级均填全称，如:

光电工程学院、测控技术、20xx。

　　2、本表除签名外均可采用计算机打印。

本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。

　　计算机组成原理课程设计报告书

　　一、设计目的:

　　综合运用所学过的计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。

掌握运用计算机原理知识解决问题和设计指令程序的能力。

通过课程设计的综合训练，培养实际分析问题，编写程序指令和动手能力、团队协作精神，帮助学生系统掌握计算机组成原理课程的主要内容。

　　二、设计要求:

　　设计要求:

　　用微程序控制器实现以下指令功能

　　调用:

calladdr;

指令功能与80x86相同，addr是8位二进制地址返回:

Ret；

存储器到存储器传送:

moVmemi,memj;

memi（memj）,ij，memi内存单元地址带右移的加法运算:

addRi,Rj,n;

Ri（Ri）+（Rj）>

>

n，Rj中内容不变n=0-7

　　根据模型计算机的数据路径以及微程序控制器的工作原理，设计各指令格式以及编码，并实现各机器指令微代码，根据定义的机器指令，自拟编写包含以下指令的应用程序。

　　三、微程序控制器的原理:

　　a.微程序控制的基本思想:

　　1.若干微命令编制成一条微指令，控制实现一步操作；

2.若干微指令组成一段微程序，解释执行一条机器指令；

3.微程序事先存放在控制存储器中，执行机器指令时再取出。

　　b.基本组成:

控制存储器，微指令寄存器，微地址寄存器，地址转移逻辑

　　框图

　　图1微程序控制器组成原理框图

　　控制存储器（cm）:

用来存放实现全部指令系统的微程序，位于cpu中。

它是一种只读

　　型存储器，要求速度快，读出周期短

　　微指令寄存器:

存放当前由控制存储器读出的一条微指令信息，分为微地址寄存器和

　　微命令寄存器两个部分。

其中微地址寄存器决定将要访问的下一条微指令的地址，微命令寄存器则保存一条微指令的操作控制字段和判别测试字段（p）的信息

　　地址转移逻辑:

自动完成修改微地址的任务。

　　微程序控制器:

微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指

　　令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送和各种处理操作。

它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。

这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种微指令序列称为微程