计算机系统实验Word下载.docx

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14.4、指令寄存器单元LS27316

14.5、1：

2分配器FEN216

14.6、2选1数据选择器单元MUX217

14.7、4选1数据选择器单元MUX418

14.8、4选1数据选择器单元MUX4_119

14.9、程序计数器单元PC20

14.10、主存储器单元22

14.11、时序产生器单元COUNTER24

14.12、操作控制单元CROM26

1实验目的

采用定长CPU周期、联合控制方式，并运行能完成一定功能的机器语言源程序进行验证，机器语言源程序功能如下：

连续输入5个有符号整数（8位二进制补码表示）存入RAM的连续存储区域，再从RAM中依次读出这5个数，求最大负数的绝对值并输出显示。

2嵌入式CISC模型机数据通路框图

图1模型机数据通路框图

3操作控制器的逻辑框图

图2操作控制器的逻辑框图

说明：

在T4内形成微指令的微地址，并访问控制存储器，在T2的上边沿到来时，将读出的微指令打入微指令寄存器，即图中的微命令寄存器和微地址寄存器。

4模型机的指令格式和指令系统

4.1、指令格式

CISC模型机的指令系统采用简单指令的格式，大部分操作都在寄存器间进行，指令长度不超过两种，两到三种寻址方式。

本人的指令系统长度采有用定长8位，寻址方式包括立即数寻址、寄存器寻址、寄存器间址三种寻址方式。

为了完成题目功能，该指令系统包括共11条指令，如下所示。

IN：

输入到目的寄存器；

CMP：

寄存器中的数或地址偏移量和立即数进行比较并置状态寄存器FZ，FC，FS值，锁存；

CMP1：

源寄存器中的数和目的寄存器中的数进行比较并置状态寄存器FZ，FC，FS值，锁存；

MOV：

将一个数送入目的寄存器；

MOV1：

将源寄存器中的数据存储到目的寄存器所指向的地址单元；

MOV2：

将源寄存器所指向的地址单元中的数送入目的寄存器；

MOV3：

将源寄存器中的数送入目的寄存器；

INC：

将目的寄存器地址自加一；

JB：

有条件转移指令，是对数据进行判断（小于的时候转移），判断状态寄存器中FC，FZ的值，若FC=1，FZ=0（表示在上一条指令中，比较的结果为小于），则根据地址转移到指定行，其他值则顺序执行。

JMP：

无条件跳转指令，语句执行后跳转到所指单元。

SUB：

将立即数与目标寄存器中的数进行相减，并存入目标寄存器中。

OUT：

输出到LED。

（1）I/O指令

输入（IN）指令采用单字节指令，其格式如下：

7654

32

10

操作码

×

×

Rd

输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：

7654

32

Rs

Rs只源寄存器，Rd只目的寄存器。

（2）转移指令

条件转移指令（JB）和无条件转移指令（JMP）采用双字节指令，其格式如下：

3210

地址

说明：

“地址”中的值就是要转移的地址值。

（3）MOV1,MOV2和MOV3指令

这三类指令采用单字节指令，其格式如下：

（4）MOV指令

MOV指令采用双字节指令，其格式如下：

Rd

立即数

（5）自增指令

自增1指令（INC）采用单字节指令，其格式如下：

（6）CMP1指令

比较指令（CMP1）采用单字节指令，其格式如下：

10

（7）CMP指令

比较指令（CMP）采用双字节指令，其格式如下：

Rd

（8）SUB指令

相减指令（SUB）采用双字节指令，其格式如下：

（9）对Rs和Rd的规定：

Rs或Rd

选定的寄存器

00

R0

01

R1

R2

4.2、数据格式

模型机规定数据的标识采用定点整数补码表示，且字长为8位，其格式如下：

7

6543210

符号位

尾数

4.3、指令系统

本模型机共有12条指令，下表列出了每条指令的格式、汇编符号和指令功能。

表1-112条助记符号、指令格式和功能

助记符号

指令格式

功能

INRd

0100

将数据存到Rd寄存器

MOVdata,Rd

0101

data

（data）->

MOV1Rs,[Rd]

0110

（Rs）→[Rd]

MOV2[Rs],Rd

0111

（[Rs]）→Rd

MOV3Rs,Rd

1000

（Rs）→Rd

INCRd

1001

（Rd）+1→Rd

OUTRs

1111

（Rs）→LED

CMPdata,Rd

1010

（Rd）-data,锁存CY和ZI

CMP1Rs,Rd

1011

（Rs）-（Rd）,锁存CY和ZI

SUBdata,Rd

1110

（data）-（Rd）->

JMPaddr

1101

addr

addr→PC

JBaddr

1100

若小于，则addr→PC

5时序产生器电路

CISC微处理器的时钟信号Q和清除信号CLR由外部输入，节拍脉冲信号Ti由时序产生器产生。

图5-1描述了节拍脉冲信号与外部时钟信号、清除信号的时序关系。

同时可以看出，节拍脉冲信号T1、T2、T3、T4实际上是以Q为时钟输入信号的计数器状态经译码器译码后生成的。

T1、T2、T3、T4与CLR、Q之间的关系图3。

图3T1、T2、T3、T4与CLR、Q之间的关系图

6微程序流程图

图4机器指令微程序流程图

7操作控制器单元的设计

（1）设计微指令格式和微指令代码表（编入到crom的controm里面）

该系统使用的微指令采用全水平型微指令，字长为29位，其中微命令字段为21位，P字段为2位，后继微地址为6位，格式为：

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

RAM_B

RAM_WR

RAM_CS

PC_B

LOAD

LDPC

LDAR

LDIR

LDRi

RD_B

RS_B

S1

16

15

14

13

12

11

10

9

8

6

543210

S0

ALU_B

LDAC

LDDR

WR

CS

SW_B

LED_B

LDFR

P1

P2

后继微地址

表1-2微指令代码表

微地址

微命令字段（28-8）

后继微

000000

1

000001

000010

000011

000100

000101

000110

000111

010000

001000

001001

010001

001010

010010

001011

010011

001100

100000

001101

010100

001110

010101

001111