计算机组成原理课程设计报告Word文档格式.docx
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3.7.内存和程序计数器 8
3.8.地址总线显示 9
3.9.手动输入微程序 10
3.10.单片机写微程序 10
3.11.控制存储器 11
3.12.指令译码 12
3.13.微地址显示 13
3.14.单片机与数据总线输入 14
3.15.设计说明 14
4.时序系统 15
4.1.时序系统与起停控制 15
4.2.时序波形图 15
5.微指令格式 16
6.微程序控制器 17
6.1.原理图 17
6.2.地址转移逻辑 18
7.微程序流程图 19
8.微程序代码表 19
9.设计体会 21
10.参考文献 21
11.附录 21
11.1.单片机写程序 21
11.1.微程序编码转换程序 29
31
计算机组成原理课程设计报告
设计题目
一台模型计算机的设计与调试
1.数据格式
字长：
8位
格式：
定点整数
7
60
符号
尾数
其中:
第7位为符号位，数值表示范围是：
定点整数：
-128≤X≤127。
2.指令系统
指令的类型设计：
算术逻辑运算、数据存取、程序控制、输入输出，按固定操作码4位长度进行设计，设计14条指令。
2.1.算术逻辑运算指令
设计7条算术逻辑运算类指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器寻址，指令为RR型，其格式如下：
74
32
10
OP-CODE
Rs
Rd
其中：
OP-CODE为操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器
2.2.访内指令及转移指令
2条访问指令：
存数（STA）、取数（LDA）
2条转移指令：
无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC）
指令格式为：
76
54
32
10
00
M
Rd/Rs
D
D为位移量（正负均可），M为寻址方式，其定义如下：
寻址方式M
有效地址
说明
0 0
0 1
1 0
1 1
E=D
E=（D）
E=（Ri）+D
E=（PC）+D
直接寻址
间接寻址
Ri变址寻址
相对寻址
本模型机选择变址寄存器Ri为寄存器R2。
2.3.输入输出指令
格式如下：
addr
其中，addr=01时，选中“INPUTDEVICE”中的开关组作为入设备，addr=10时，选中“OUTPUTDEVICE”中的七段LED数码块作为输出设备。
2.4.停机指令
00
停机指令HALT，用于实现停机操作。
2.5.具体编码
序号
汇编指令
机器代码格式
功能说明
1
CLRRd
011100Rd
0→Rd
2
MOVRs,Rd
1000RsRd
Rs→Rd
3
ADCRs,Rd
1001RsRd
Rs+Rd+Cy→Rd
4
SBCRs,Rd
1010RsRd
Rs-Rd-Cy→Rd
5
INCRd
1011xxRd
Rd+1→Rd
6
ANDRs,Rd
1100RsRd
Rs∧Rd→Rd
COMRd
1101xxRd
8
LDAM,D,Rd
00M00Rd,D
E→Rd
9
STAM,D,Rd
00M01Rd,D
Rd→E
10
JMPM,D
00M1000,D
E→PC
11
BZCM,D
00M1100,D
当Cy=1或Z=1时，E→PC
12
INRd
010010Rd
输入单元→Rd
13
OUTRd
010110Rd
Rd→输出单元
14
HALT
01100000
停机
3.数据通路
3.1.全局概略图
3.2.单片机写控制
3.3.微程序显示
3.4.指令寄存器
3.5.通用寄存器
3.6.运算器
3.7.内存和程序计数器
3.8.地址总线显示
3.9.手动输入微程序
3.10.单片机写微程序
3.11.控制存储器
3.12.指令译码
3.13.微地址显示
3.14.单片机与数据总线输入
3.15.设计说明
设计
数据总线
模型计算机的数据总线，用于分时传输各种数据。
地址总线
模型计算机的地址总线，用于传输地址寄存器的地址。
微地址总线
微程序控制器的微地址总线，用于分时传输微地址。
微程序数据总线
微程序控制器的微程序数据总线，用于传输微程序数据。
单片机写数据总线
单片机写入模型计算机内存和控制存储器的单片机写数据总线。
运行步骤
1.单片机写内存控制逻辑：
把开关SW1，SW2拨动到下面，START=0
2.启动运行约3秒，等显示数据稳定，表示数据写入完成。
3.单击暂停。
单片机写内存控制逻辑：
把开关SW1，SW2拨动到上面，START=1。
缩小设计图，让指令寄存器，微地址寄存器，输出显示器，地址寄存器显示同时显示。
单击释放暂停按钮，继续运行。
4.观察LED数码管显示器上的数据。
4.时序系统
4.1.时序系统与起停控制
4.2.时序波形图
5.微指令格式
微程序
23
22
21
20
19
18
17
16
15
控制信号
S3
S2
S1
S0
CN
WE
A9
A8
A字段
B字段
P字段
uA5
Ua4
uA3
uA2
uA1
LDRi
RS_B
P1
LDDR1
RD_B
P2
LDDR2
RI_B
P3
LDIR
P4
LOAD
ALU_B
AR
LDAR
PC_B
LDPC
6.微程序控制器
6.1.原理图
6.2.地址转移逻辑
7.微程序流程图
8.微程序代码表
微地址
S3S2S1S0MCNWEA9A8
A
B
C
UA5…UA0
00
000000011
000
100
001000
01
110
110
000010
02
000000001
001
010000
03
010
000100
04
010
100000
05
000110
06
000111
07
001010
001100
111011
000001
000000000
111100
001110
011
001111
100101011
101
100101
000011
000101
001101
100110
24
001
25
000000010
000
26
010110
27
001100011
30
0000000
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