复杂模型机的设计的数据通路图完整版Word文档格式.docx
《复杂模型机的设计的数据通路图完整版Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复杂模型机的设计的数据通路图完整版Word文档格式.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
符号
尾数
2、指令格式
模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I／O指令、访问存储器及转移指令和停机指令。
（1）算术逻辑指令
设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：
7654
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，并规定：
选中的寄存器（Rs或Rd）
R0
R1
R2
寄存器的编码
00
01
10
（2）访存指令及转移指令
模型机设计2条访问指令，即存数（STA）、取数（LDA）、2条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC）。
其格式如下：
76
54
10
M
OP-CODE
D
其中，OP-CODE为操作码，Rd为目的寄存器，D为位移量（正负均可），M为寻址方式，其定义如下：
寻址方式
有效地址
说明
00
E=D
直接寻址
E=（D）
间接寻址
E=（RI）+D
RI变址寻址
11
E=（PC）+D
相对寻址
本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。
（3）I/O指令
输入和输出指令采用单字节指令，其格式如下：
addr
RD
其中，addr=01时，表示选中“输入单元”中的开关组作为输入设备，addr=10时，表示选中“输出单元”中的数码块作为输出设备。
（4）停机指令
这类指令只有1条，即停机指令HALT，用于实现停机操作，指令格式如下：
0110
00
00
3、指令系统
（1）本模型机共有16条基本指令。
其中，算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其他它指令1条。
表1列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
表1复杂模型机指令系统
序号
汇编符号
指令格式
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
1011--Rd
Rd＋1→Rd
6
ANDRS,Rd
1100RSRd
RS∧Rd →Rd
COMRd
110100Rd
Rd →Rd
8
RRCRS,Rd
1110RSRd
RS带进位右循环一位，RS→Rd
9
RLCRS,Rd
1111RSRd
RS带进位左循环一位，RS→Rd
LDAM,D,Rd
00M00Rd，D
E→Rd
STAM,D,Rd
00M01Rd，D
Rd→E
12
JMPM,D
00M1000，D
E→PC
13
BZCM,D
00M1100，D
当CY=1或ZI=1时，E→PC
14
INaddr,Rd
010001Rd
addr→Rd
15
OUTaddr,Rd
010110Rd
Rd→addr
16
HALT
01100000
停机
（2）微指令格式
表2复杂模型机微指令结构图
微程序
24
23
22
21
20
19
18
17
9
8
7
6
5
4
3
2
1
控制信号
S3
S2
S1
S0
CN
WE
A9
A8
A
B
C
uA5
uA4
uA3
uA2
uA1
uA
A字段
B字段
C字段
LDRI
RS_B
P1
LDDR1
RD_B
P2
LDDR2
RI_B
P3
LDIR
299_B
P4
LOAD
ALU_B
AR
LDAR
PC_B
LDPC
其中uA5~uA0为6位的后继微地址，A、B、C为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。
C字段中的P1~P4是四个测试字位，其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的为地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。
具体来说，P1测试用于“取指令”微指令，它用下址低四位（uA3~uA0）与指令寄存器高四位（IR7~IR4）相或得到各路分支；
P2测试用下址低2位（uA1~uA0）与指令寄存器的IR3IR2相或得到各路分支；
P3测试用于条件转移，它用下址的uA4与（ZI+CY）相或得到各路分支；
P4测试用于控制台操作，它用下址低2位（uA1~uA0）与SWB、SWA相或得到各路分支。
在上述各测试下址中未用到的位均直接保留。
AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，其为零有效。
B字段中的RS_B、RD_B、RI_B分别为源寄存器选通信号，目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选通译码。
三字段中的其他位类似与此，均是某芯片的选通信号，它们的功能都是根据机器指令来进行相应芯片的选通译码。
（3）微程序流程图
本模型机的数据通路如图1所示。
根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址，如图2所示.
工作时序波形图如图3所示
指令译码器及逻辑表达式如图4所示
寄存器译码器如图5所示
图3时序波形图
如图4指令译码器
SE1=I4•T4•P1+I2•T4•P2+P4•T4•SWA
SE2=I5•T4•P1+I3•T4•P2+P4•T4•SWB
SE3=I6•T4•P1
SE4=I7•T4•P1
SE5=P3•T4•（FC+FZ）
图5寄存器译码器
图1复杂模型机的设计的数据通路图
图2微程序流程图
微地址
S3~CN
WE
A9A8
A
B
C
uA5~uA0
000000
000
100
001000
110
000010
02
001
010000
000011
03
010
000100
04
100000
40
000101
05
000110
06
000111
07
001101
001110
100101
101
45
100110
46
100111
47
011
101000
50
101001
51
000001
25
26
010110
27
001111
30
31
101010
52
101011
53
101100
32
54
101101
55
011001
101110
56
62
34
110011
63
110101
65
41
42
43
100100
44
64
001100
111100
74
001001
001010
111011
73
35
110110
37
111001
36
110111
66
67
111000
70
71
111010
72
图3实验线路图
（4）实验的接线图为：
图4实验接线图
四、实验步骤
1、按图3连接实验线路，仔细查线无误后，接通电源。
2、编程
A.将控制台单元的编程开关SP06设置为WRITE（编程）状态。
B.将控制台单元上的SP03置为STEP，SP04置为RUN状态。
C.用开关单元的二进制模拟开关设置微地址UA5~UA0。
D.在微控制器单元的开关LM24~LM01上设置微代码，24位开关对应24位显示灯，开关量为1时灯亮，开关量为0时灯灭。
E.按动START键，启动时序电路，即将微代码写入到28C16的相应地址单元中。
F.重复C~E步骤，将表3的微代码写入28C16中。
3、校验
A.将编程开关SP06设置为READ（校验）状态。
B.将实验板的SP03开关置为STEP状态，SP04开关置为RUN状态。
C.用二进制开关置好微地址μA5～μA0。
D.按动START键，启动时序电路，读出微代码．观察显示灯LM24～LM01的状态（灯亮为“1”，灭为“0”），检查读出的微代码是否与写入的相同。
如果不同，则将开关置于WRITE编程状态，重新执行
（2）即可
4、写程序/运行程序
A.将控制台单元上的SP03置为STEP状态，SP04置为RUN状态，SP05置为NORM状态，SP06置为RUN状态。
B.拨动开关单元的总情开关CLR（1→0→1），微地址寄存器清0，程序计数器清0。
然后使开关单元的SWB、SWA开关设置为“01”，按动一次START，微地址显示灯显示“001001”，再按动一次START，微地址灯显示“001100”，此时数据开关的内容置为要写入的机器指令，按动两次START键后，即完成该条指令的写入。
若仔细阅读KWE的流程，就不难发现，机器指令的首地址总清后为00H，以后每个循环PC自动加1，所以，每次按动START，只有在微地址灯显示“001100”时，才设置内容，直到所有机器指令写完。
C.写完程序后须进行校验。
拨动总清开关CLR（1→0→1）后，微地址清零。
PC程序计数器清零，然后使控制台开关SWB，SWA为“00”，按动启动START，微地址灯将显示“001000”；
再按START，微地址灯显示为“001010”；
第3次按START，微地址灯显示为“111011”；
再按START后，此时输出单元的数码管显示为该首地址中的内容。
不断按动START，以后每个循环PC会自动加1，可检查后续单元内容。
每次在微地址灯显示为“001000”时，是将当前地址中的机器指令写入到输出设备中显示。
5、运行程序。
（1）单步运行程序
①使编程开关SP06处于RUN状态，SP03为STEP状态，SP04为RUN状态，SP05为NORM状态，开关单元的SWB，SWA为“11”。
②拨动总清开关CLR（1→0→1），微地址清零，程序计数器清零，程序首址为00H。
③单步运行一条微指令，每按动一次START键，即单步运行一条微指令。
对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致。
④当运行结束后，可检查运行结果是否和理论值一致。
（2）连续运行程序
①使编程开关SP06处于RUN状态，SP03为RUN状态，SP04为RUN状态，SP05为NORM状态，开关单元的SWB，SWA为“11”。
②拨动CLR开关，清微地址及程序计数器，然后按动START，系统连续运行程序，稍后将SP04拨至“STOP”时，系统停机。
③停机后，可检查运行结果是否和理论值一致。
提示：
1.联机运行能测试新功能，只限复杂模型机。
2.装在指令集微指令后就需运行（做其他可能会覆盖代码）。
3.需要有运行程序方法
4.SWA,SWB必须为11状态。
五、系统测试
实验程序如下：
采用机器指令:
IN,ADD,STA,OUT,JMP，LDA,RLC,BZC,HLAT,MOV,
COM,RRC,CLR,ADC,SBC
地址内容助记符说明
0044IN01,R0输入02
01BOINCR0
0281MOVR0,R1
0372CLRR2
05E4RLCR1,R2
0696RRCR1,R0
07A8ADCR1.R2
08D2SBCR2,R0
09C2ANDR0,R2
0A00LAD00,19,R0
0B19（19）=09
0C11LDA01,1A,R1
0D1A（1A）=20,（20）=03
0E22LDA10,1B,R2
0F1B（1B）=18
1058OUT10,R0
1108JMP60H
1260HALT停机
$M00018108
$M0101ED82
$M0200C050
$M0300A004
$M0400E0A0
$M0500E006
$M0600A007
$M0700E0A0
$M0801ED8A
$M0901ED8C
$M0A00A03B
$M0B018001
$M0C00203C
$M0D00A00E
$M0E01B60F
$M2205DB81
$M230180E4
$M24018001
$M2595AAA0
$M2600A027
$M2701BC28
$M2895EA29
$M2995AAA0
$M2A01B42B
$M2B959B41
$M2C01A42D
$M2D65AB6E
$M2E0D9A01
$M2F01AA30
$M0F95EA25
$M1001ED83
$M1101ED85
$M1201ED8D
$M1301EDA6
$M14001001
$M15030401
$M16018016
$M173D9A01
$M18019201
$M1901A22A
$M1A01B22C
$M1B01A232
$M1C01A233
$M1D01A236
$M1E318237
$M1F318239
$M20009001
$M21028401
$M300D8171
$M31959B41
$M32019A01
$M3301B435
$M3405DB81
$M35B99B41
$M360D9A01
$M37298838
$M38019801
$M3919883A
$M3A019801
$M3B070A08
$M3C068A09
六、结束语
这次课程设计本来的要求是要花上两周的时间来设计及完成，如果要认认真真的完成者实验，在了对设计题目的理解和分析之上就要花很长的时间。
因为刚开始接触题目的时候比较茫然，不知道改如何下手，但是仔细的分析之后，对实验的基本要求还是有了一定的理解，本来这次的实验要很认真的完成的。
在设计过程中，我们是以四人一组搭档实验的，但是在试验的过程，一开始我们以为是按实验指导书的要求去做，觉得很简单，但是就是指导书的简单实验我们也犯下了一些小错误，是接线方面的小错误，好在改完后可以顺利的按照实验书上要求的运行。
通过本课程设计，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，特别是对微程序控制器的理解，进一步巩固所学的理论知识，并提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；
锻炼计算机硬件的设计能力、调试能力；
培养严谨的科学实验作风和良好的工程素质，为今后的工作打下基础。
在以后的学习中，我们还应该不断的完善自己的知识体系结构，注意理论与实践的结合，学以致用。
开发的同时，和同学们之间的相互探讨也使我获益匪浅。
短
升级会员 