复杂试验计算机组成及加法Word格式文档下载.docx
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JMP00H
工作计划与进度安排:
第19周：
布置课程设计任务，查阅资料，分组设计，实验室组装与调试。
第20周：
调试，验收，答辩，编写课程设计报告。
rdrd1011rd+1INCrdrd
rd1100rsrs∧rdrdrsrd，AND
rd1101rdrdrdrdNOT
rdrd1110rdrdROR
1111rdrd
rdrdROL
001000rdrd[D]rdMOV[D]，D
001001rd[D]rdrd,[D]
MOV
D
000001rdDrdD
rd,MOV
00001000DＰＣJMPD
Ｄ
INrd,KIN010010rdKINrd
010001rdrdDISP
rd
OUTDISP，
指导教师：
2012年月日
专业负责人：
学院教学副院长：
沈阳理工大学．
1实验计算机的设计..............................................1
1.1整机逻辑框图............................................1
1.2指令系统的设计............................................1
1.3微指令的格式设计及微操作控制部件的组成原理................3
1.3.1微指令编码的格式设计.................................3
1.3.2微操作控制信号设计.................................4
1.3.3微程序顺序控制方式设计.............................6
1.4微程序设计...............................................10
1.4.1每条指令对应的微程序流程图..........................10
1.4.2每段微程序中各微指令的二进制编码、16进制编码......13
1.4.3每段微程序在控存中的存放位置.....................14
1.5编写调试程序............................................16
3调试部分....................................................18
3.1调试前准备...............................................18
3.2程序调试过程.............................................19
3.3结果分析................................................20
4心得体会....................................................20
5参考文献....................................................20
沈阳理工大学课程设计专用纸No1
1实验计算机的设计
1.1整机逻辑框图
图1.1逻辑框图
1.2指令系统的设计
本实验共有14条基本指令，其中算术逻辑指令8条，访问内存指令和程序控制指令4条。
输入输出指令2条。
表8-1列出了各条指令的格式、汇编符号和指令功能。
表1.1
沈阳理工大学课程设计专用纸No2
汇编符号指令的格式功能
沈阳理工大学课程设计专用纸No3
1.3微指令的格式设计及微操作控制部件的组成原理
微指令编码的格式设计1.3.11、数据格式：
本实验计算机采用定点补码表示法表示数据，字长为16位，其格式如下：
151413……..0
尾符号数
其中第16位为符号位，数值表示范围是：
-32768≤X<
32767。
2、指令格式：
1）算术逻辑指令
设计9条单字长算术逻辑指令，寻址方式采用寄存器直接寻址。
其格式如下：
76543210
OP-CODE
rs
其中OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
指令
CLR
ADD
SUB
INC
AND
NOT
ROR
ROL
Rs或rd选定寄存器
Ax00
Bx01
Cx
10
9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表8-2。
2）存储器访问及转移指令
存储器的访问有两种，即存数和取数。
它们都使用助记符MOV，但其操作码不同。
转移指令只有一种，即无条件转移（JMP）。
指令格式如下：
OP-CODE00
M
D
的不同其定义也不相同，如下表M为寻址模式，DM随为寄存器。
为操作码，其中OP-CODErd所示：
10
00
01
沈阳理工大学课程设计专用纸No4
转移指令读存储器指令说明写存储器
明D寻址模式M
有效地址E定义说
00PC）+1
立即寻址立即数E=（E=D10直接地址直接寻址E=100H+D
11
扩展直接寻址直接地址
注：
扩展直接寻址用于面包板上扩展的存储器的寻址。
I/O指令3））指令采用单字节指令，其格式如下：
）和输出（OUT输入（IN
02154376
addr
OP-CODE=0100当“数据输入电路”中的开关组输入数据；
且addr=10时，从其中，当OP-CODE=0100时，将数据送到“输出显示电路”中的数码管显示。
且addr=01位，其控制位顺序如下：
本系统设计的微程序字长共24
24F3字段F2字段F1字段
选择8选择选择15141312111079
P10RAGLDRi00000000
AR10ALU-G0010001LOAD
P300011RCG000LDR21RR,A,B,CT,OT,Cn,M,,S3,S2,S1,S0,X0,X1,CA,SA,SB,CPXORA,AiOB,CC,CG
RR,A,B,CT,OT,Cn,M,,S3,S2,S1,S0,X0,X1,CA,SA,SB,CPNOTAOB,CT,OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0,X0,X1,CADECAiA,B,RR,CT,OTCn,M,S3,S2,S1,S0X0,X1,CAOB,A,B,WRINCAiA,B,RR,CT,OT
Cn,M,S3,S2,S1,S0X0,X1,CAOB,A,B,WR
23
22
21Cn,M,,S3,S2,S1,S0,
20
19
18
17
16
151413
121110
987
6
5
4
3
2
1
S3ORA,Ai
S2
S1
S0X0,X1,CA,SA,SB,CPOB,CC,CG
Cn
WE
1A
1B
F1
F2
F3
uA5
uA4
uA3
uA2
uA1
uA0
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３三个字段的编码方案如表8－2：
1自定义自定义0自定义0011111
P21LDR1RBG00100100
LPC101PC-G1011LAR10
P4011011LDIR1299-G01
无操作11
1111
111
无操作无操作
1.3.2微操作控制信号设计设计三个控制操作微程序：
为CA2、CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1：
拨动清零开关存储器读操作（MRD）连续读操作。
”时，按“单步”键，可对RAM00“为、CA2CA1CLR）存储器写操作（MWE：
拨动清零开关对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入
沈阳理工大学课程设计专用纸No5
“10”时，按“单步”键，可对RAM连续写操作。
启动程序（RUN）：
拨动开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“11”时，按“单步”键，即可转入到第01号“取指”微指令，启动程序运行。
注：
CA1、CA2由控制总线的E4、E5给出。
键盘操作方式时由监控程序直接对E4、E5赋值，无需接线。
开关方式时可将E4、E5接至控制开关CA1、CA2，由开关来控制。
表1.2
指令助记符控制信号
PCO,BI取指
微指令RC,B2,B3,CI,GI
P+1,CK
MLD
LDR1，LDR2，LT1，LT2rsADDrd，LDR1，LDR2，LT1，LT2rs，SUBrdANDA,AiOB,CC,CG
RR,A,B,CT,OT,
沈阳理工大学课程设计专用纸No6
MOVAi,AjA,B,RR,CT,OT,
Cn,M,S3,S2,S1,S0
X0,X1,CA
OB,A,B,WR
A,B,RR,CT,OTNOTAi
Cn,M,S3,S2,S1,S0X0,X1,CAOB,A,B,WR
1.3.3微程序顺序控制方式设计
微程序控制部件组成原理
三片EEPROM2816构成24位控制存储器，两片8D触发器74LS273和一片4D触发器74LS175
构成18位微命令寄存器，三片3线-8线译码器74LS138对微命令进行译码。
三片2D触发器
74LS74
构位微地址寄存器，它们带有清”端和预置端。
在不判别测试的情况下T时刻打入
地址器的
容即为下一条微指令地址。
T时刻进行测试判别时，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通
强置端将某一触发器置为”状态，完成地址修改SA5~SA0为微控制器电路微地址锁存器
强置端输出
在该电路中有一组开KKKK，它们可以设成三种状态：
写入，读出和运行。
当
于“写入”状态时，可以根据微地址和微指令二进制代码写入281中。
当处于“读出”状
时，可以将写入的二进制代码读出，从而可以对写入控存的二进制代码的正确性进行验证。
于“运行”状态时，只要给出微程序的入口微地址，则可根据微程序流程图自动执行微程序
1.2程序控制部件组
沈阳理工大学．
沈阳理工大学课程设计专用纸No7
沈阳理工大学课程设计专用纸No8
微程序入口地址形成方法0由于每条机器指令都需要取指操作，所以将取指操作编制成一段公用微程序，通常安排在控存的号或特定单元开始的一段控存空间内。
首先由“取指令”微程序取出一条机每一条机器指令对应着一段微程序，其入口就是初始微地址。
或多然后根据机器指令操作码转换成该指令对应的微程序入口地址。
这是一种多分支（器指令到IR中，路转移）的情况，常用三种方式形成微程序入口地址。
1）一级功能转移（例如果机器指令操作码字段的位数和位置固定，可以直接使操作码与入口地址码的部分位相对应。
。
现1111、位二进制数表示，分别为00000001、…、如，某计算机有16条机器指令，指令操作码用4000111B指令的入口地址，000011B为MOVQ11B以字母Q表示操作码，令微程序的入口地址为，例如为SUB指令的入口地址……。
ADD为指令的入口地址，001011B2）二级功能转移（
以需采用分级转移，第一次先按指令类型标志转移，若各类指令的操作码的位数和位置不固定时，在每一类机器指令中的操作码的位数和位双操作数指令等。
区分出指令属于哪一类，如单操作数指令、置应当是固定的，第二次即可按操作码区分出具体是哪条指令，以便转移到相应微程序入口。
）通过PLA电路实现功能转移（3的输入是机器PLAPLA可编程逻辑阵列实质上是一种译码-编码阵列，具有多个输入和多个输出，
的输出就是相应微程序的入口地址，这种方法对于变长度、变位置的操作操作码和其他判别条件，PLA码的处理更为有效而且转移速度较快。
沈阳理工大学课程设计专用纸No9
控存的下地址确定方法）计数增量方式（1。
这种方式的特点是微程序控制部件中的微地址中的微地址产生线路主要是微地址计数器MPC的初值由微程序首址形成线路根据指令操作码编码形成。
在微程序执行过程中该计数器增量MPC。
缩短了微指令长度计数，产生下一条微指令地址。
这使得微指令格式中可以不设置“下地址场”，也使微程序控制部件结构较简单。
但微程序必须存放在控存若干连续单元中。
微操作控制信号
MIR
微指令寄存器令指CM
控
微地MPC
微程序计数
微程序首址形微程序首址形成电
指令操作
图1.3计数增量方式
（2）断定方式
微指令中设有“下地址场”，它指出下条微指令的地址，这使一条指令的微程序中的微指令在
控存中不一定要连续存放。
在微程序执行过程中，微程序控制部件中的微地址形成电路直接接受
微指令下地址场信息来产生下条微指令地址，微程序的首址也由此微地址形成线路根据指令操作
码产生。
沈阳理工大学课程设计专用纸No10
下地址场控制场
微指令寄存器MIR
微指令CM
控存
微地址微地址形成电路
断定方式图1.4
微程序设计1.41.4.1每条指令对应的微程序流程图
控制开关
沈阳理工大学课程设计专用纸No11
00
P（4）测试
RUN（11）MWE（01）MRD（00）
13
PCAR,PC+110PCAR,PC+111
01LT112（D_INPUT）D_BUSLT114RAMD_BUS
LED73LT1RAM74LT1
微程序流程图1.5图
沈阳理工大学课程设计专用纸No12
1.6图微程序流程图
沈阳理工大学课程设计专用纸No13
1.4.2每段微程序中各微指令的二进制编码、16进制编码
表1.3据本实验程序流程图设计的二进制微代码表
S3S2S1S0MCNWE1A1BF2F3UA5--UA0
F1微地址
001000000000000000000111110111000010101101000001000000000101111000000010111110111101000010111000110100101000000010111101
111101000111100101000000010111
101001000101001010000000000101
10100100110100110000000000010110010111101100000000111
111100101000001100000000110000000110001101111011100000000010100100010010100000000010000110100110101010000110100100000000100000000000010101010100111
111
110000*********000101001
110000000100000000101111110000000000000011000000
111001100000000000010101111001101000000000010110
110000000011001000110110110011001011101000000000110111010000000000011011110111100001100001101111
111110000011110000110000
110000010000110000001110111000000000001001100000101100000001000100000001
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沈阳理工大学课程设计专用纸No14
000001101101011000000000111001000001001000111110010000000000110101110011111010000000000010000001101110000111001000110101000001001110110000111000011000111000*********000000111110111000001111000110000000000000111111010*********111001000100000000001000000000110111010000111001000111001111011111000001101001001111111110111111001111100010000111101000110000000010111
每段微程序在控存中的存放位置1.4.3
二进制代码表表1.4
微代码（十六进制微地址（二进制微地址（八进制
007F8800000000
005B4201000001
016FFD00001002
014FC400001103
015F2000010004
015FC605000101
014FC700011006
015F2000011107
005B4A00100010
005B4C00100111
014FFB12001010
007FC113001011
01CFFC00110014
014FCE15001101
0025CF00111016
9453E500111117
005B4301000020
005B4501000121
005B4D22010010
005B6623010011
018FC101010024
02F5C1
01010125
沈阳理工大学课程设计专用纸No15
007FD626010110
3C03C127010111
0001C130011000
0041EA31011001
0021EC32011010
0041F233011011
0041F334011100
0041F635011101
3001F736011110
3001F937011111
010FC140100000
0379C141100001
011F4110001042
007EA410001143
007FC144100100
84492045100101
014FE710011046
002BE847100111
9459E91010050
94492010100151
0025EB10101052
9403FE10101153
0049ED54101100
0449EE10110155
0C49EF56101110
0049F057101111
0C7
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