简单模型机的微程序设计文档格式.docx

1、为了能将要执行的指令输入主存，在微程序中必须安排一端相应的微程序；为了能检查输入的指令是否正确，也要设计一段微程序。 三. 具体要求 1.通过使用作者开发的微程序分析和设计仿真软件，熟悉介绍的为基本模型机而设计的微程序的执行过程。必须充分理解并正确解释下些问题： 微程序中的微指令的各个字段的作用。哪些字段是不译码的，哪些字段是直接译码的，哪些字段又可以看成是字段间接编码的。 答：不译码的是S3B0字段；直接译码的是A、B、C字段；间接编码的是uA6uA1。 微程序中的微指令是否是顺序执行的，如果不是，那么次地址是如何产生的。什么情况下，次地址字段才是将要执行的微指令的地址。 答：微程序中的微指

2、令不是顺序执行的。如果遇到P测试时，则在每一条功能指令执行完后，进行一次P测试，根据P测试跳到下一条机器指令的微地址。P测试就是根据测试程序的机器指令中的85位和微程序的后六位进行或运算来实现分支，此次课程设计的微程序后六位设计为010000，则根据下面各功能的指令设计，IN、ADD、STA、OUT、JMP、MOV、NADD、AND、OR、XOR的入口地址分别为10H、11H、12H、13H、14H、15H、16H、17H、18H、19H。如果没有遇到P测试的话，那么次地址即为该微指令地址字段所指向的微地址。 在微程序中如何根据机器指令中的相关位实现分支，据此，在设计机器指 令时应如何避免和解

3、决与其它指令的微指令的微地址冲突。微程序中是根据测试程序的机器指令中的85位和微程序中后六位进行“或”运算来实现分支的。避免和解决与其它指令的微指令的微地址冲突的方法就是使用不同没有被其他微指令用过的微地址。 哪些微指令是执行所有指令都要用到的。01:000000111110110110000010 02:000000001100000001010000 解释一条机器指令的微程序的各条微指令的微地址是否连续？这些微指令的微地址的安排的严重原则是什么？不连续。严重原则是将各条机器指令的入口微地址置于地址连续的地址单元中，避免其它微指令乱用这一段地址。 为什么读写一次内存总要用两条微指令完成？因为

4、W/R只有两种状态，即要么是读，要么是写，所以，要完成一次读写总要用两条微指令完成。 机器程序中用到的寄存器是R0，是机器指令中哪些位决定的？如果要用R1或R2，是否要改写微程序或改写机器指令？如果要，应如何改写？是机器指令中的21位决定。如果要用到R1或R2，那么不需要改写微程序，但得改写机器指令的低两位，即21位，若要用到R1，则将其改为01，若要用R2，则将其改为10。2.根据基本模型机的硬件设计五条机器指令：外设输入指令IN、二进制加法指令ADD、存数指令STA、输出到外设指令OUT、无条件转移指令JMP。并且增添下列五条指令： 新加法指令 NADD RD，RS：（RS）加（RS）（R

5、D） 或指令OR RD，RS：（RS）或（RD）（RD） 异或指令XOR RD，RS：（RS）异或（RD）（RD）与指令AND RD，RS：（RS）与（RD）（RD） 数据传送指令MOV RD，RS：（RS）（RD） 四进度安排 共周11天的时间，具体安排如下： 12天：对整个课程设计内容作详细的讲解，并辅导学生完成课程设计指导书的学习，使其掌握和理解课程设计的核心内容。 35天：学生在机房学习熟悉课程设计所使用的仿真软件，并深入了解该仿真软件所实现的模型机的指令系统和微程序的设计方法。 69天：在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程

6、序使其可以运行所有的机器指令。 1011天：根据自己设计的微程序系统写出相应的课程设计报告。 五成绩评定 1 正文 一. 课程设计的目的 1. 计算机的硬件基本组成 2. 计算机中机器指令的设计 3. 计算机中机器指令的执行过程 4. 微程序控制器的工作原理 5. 微指令的格式设计原则 在此基础上设计可以运行一些基本机器指令的微程序的设计 二. 课程设计的内容 1. 编写基本模型机的指令 基本模型机的指令设计： 助记符 机器指令码说 明 IN0000 0000； 置数开关SW的状态R0 ADD addr0001 0000 ； （R0）+（addr） STA addr 0010 0000 （R0

7、） OUT addr0011 0000 ； （addr）输出设备JMP addr 0100 0000 addrPC MOV 0101RS RD ；RS:（RS）（RD） NADD 0110RSRD；（RS）+（RS） AND0111RS RD ；and （RD） OR 1000RS RD ；or （RD） XOR1001RS RD；xor （RD） 说明： 十条指令分别为外设输入指令、二进制加法指令、存数指令、输出到外设指令、无条件转移指令、寄存器间传数指令、新加法指令、与指令、或指令、异或指令。为要读写的主存储器单元的二进制地址码。 2 2. 根据基本模型机的指令画流程图、IN 10 SW

8、R0 ADD 11 PC AR PC+1 03 RAMBUS BUSAR 04 BURAMSTA 12 PCAR PC+1 07 RAMBUS BUSAR 08 R0BUS BUSRAM OUT 13 PCAR PC+1 09 RAMBUS BUSAR 0A RAM BUS BUSDR1 0B 01 DR1LED 01 PC AR PC+1 02 RAM BUS BUS IR P（1）测试 JMP 14 PCAR PC+1 MOV 15 RSRD NAND 16 RS DR1 AND 17 RS DR1 OR 18 RS DR1 XOR 19 RS DR1 0D 0C 01 （DR1+DR1）

9、RD 01 0E RD DR2 1A RD DR2 1B （DR1或RD 1C RD DR2 01 RAMBUS BUSPC01 0F （DR1与RD 1D （DR1异或DR2） RD S DR2 BUS 05 R0 DR106 （DR1+DR2） R001 DR2） DR2） 01 01 01 01 流程图3 IN 10 SWB 有效 LDRi ADD 11 PCB LDAR LDPC 03 CE有效 W/R=0 LDAR 04 CE有效 W/R=0 LDDR2 05 R0B有效 LDDR1 06 ALU做加法 LDRi ALUB 01 PCB LDAR LDPC 02 CE有效 W/R=0

10、 LDIR P（1）测试 STA 12 PCB LDAR LDPC 07 CE有效 W/R=0 LDAR 08 R0B CE有效 W/R=1 OUT 13 PCB LDAR LDPC JMP 14 PCB LDAR LDPC 0C MOV 15 RSB LDRi NADD 16 RSB LDDR1 AND 17 RSB LDDR1 0E RDB LDDR2 0F OR 18 RSB LDDR1 1A RDB LDDR2 1B ALU做“或” LDRi ALUB XOR 19 RSB LDDR1 1C RDB LDDR2 1D ALU做“异或” LDRi ALUB 01 09 CE有效 W/R=

11、0 LDAR 0A CE有效 W/R=0 LDDR1 0B 01 0D ALU做新加法 LDRi ALUB 01 CE有效 W/R=0 LOAD 01 ALU做“与” LDRi ALUB 01 ALUB LEDB ALU=A W/R=1 01 01 01 01 流程图 01 4 3. 根据基本模型机微指令格式按流程图顺序写出微程序代码：编写的机器指令代码如下: 01:000000111110110110000010 02:000000001100000001010000 03:000000001110000000000100 04:000000001011000000000101 05:000

12、000111010010000000110 06:100101111001101000000001 07:000000001110000000001000 08:000000101000001000000001 09:000000001110000000001010 0A:000000001010000000001011 0B:000001110000101000000001 0C:000000001101000000000001 0D:110001111001101000000001 0E:000000111011010000001111 0F:10111111100110100000000

13、1 10:000000000001000000000001 11:000000111110110110000011 12:000000111110110110000111 13:000000111110110110001001 14:000000111110110110001100 15:000000111001001000000001 16:000000111010001000001101 17:000000111010001000001110 18:000000111010001000011010 19:000000111010001000011100 1A:000000111011010

14、000011011 1B:111011111001101000000001 1C:000000111011010000011101 1D:011011111001101000000001 5 下面是利用该软件设计的微程序编码及各条微指令的功能分析： 24 23 22 21 20 19 S3 S2 S1 S0 M Cn 01:000000无效 02:000000无效 03:000000无效 04:000000无效 05:000000无效 06:100101 ALU作加法 07:000000无效 08:000000无效 09:000000无效 0A:000000无效 0B:000001 ALU=A 0C:00