简单实验计算机的设计Word格式.docx

1、 采用单累加器多寄存器结构（开关KA、KB、KC、KR分别置左、右、右、左）。（2）指令系统： 小于等于8条指令，无外设。（3）内存寻址方式： 直接地址寻址，立即数寻址，累加器直接寻址。（4）微程序设计微操作信号发生器。4.2、设计整机逻辑框图4.3、设计指令系统4、 （1）实验计算机的指令系统具体由以下5条指令组成LDA addr1 （2）指令操作数寻址方式及其编码MOV Ri #data ： 寻址方式：立即数寻址 功能：data Ri编码：指令编码 ：00000 0Ri（R1）,data1d7d6d5d4d3d2d1d0LDA addr1 ：直接地址寻址 功能：（addr1） A指令编码：

2、00001 0a9,a8,a7 a0 a7a6a5a4a3a2a1a0ADD A,Ri ：累加器直接寻址 功能：（A）+ （Ri） A01010 0Ri（R1） STA addr2 ： A （addr2）01011 0a9,a8,a7 a0HALT : 功能：停机 10100 0004.4设计指令执行流程双字节指令MOV Ri，#data 该指令功能为dataRi，需执行如下微操作： （PC） IAB OAB；程序计数器PC内容作访问内存地址（M） ODB IDB IRl；读出指令字节送指令寄存器IR1（PC）+1 PC；PC加1，为取下条指令字节准备（PC） IAB OAB；根据PC访内存（

3、M） ODB IDB Ri；取出本指令第二字节（即data）送Ri （PC）+1 PC； 其中，必须同一拍；可单独一拍也可与合一拍；也必须同一拍；可单独一拍也可与合一拍。 推荐采用如下方案：T0（第一拍）： T1（第二拍）： 双字节指令LDA addr 该指令功能为（addr） A，需执行如下微操作：（PC） IAB OAB；根据PC访问内存（M） ODB IDB IR2；取出本指令第二字节送IR2（PC）+1 PC； I2.I1.I0（IR2） IAB OAB；由IRl低3位和IR2的8位形成11位操作数地址（M） ODB IDB TMP；从内存读出操作数送TMP （TMP） A；TMP内容

4、经ALU传送，存入A也必须同一拍；可以单独一拍也可与合一拍；可单独一拍也可和合一拍；可单独一拍也可和合一拍或者和合一拍（TMP设置为直通）。 T0（第一拍）： T1（第二拍）： T2（第三拍）： 单字节指令ADD A，Ri 该指令功能为（A）+（Ri）A，需执行如下微操作：（PC） IAB OAB；（M） ODB IDB IRl；内存该地址单元读出指令字节送指令寄存器IR1（A） ACT；累加器A内容送累加器暂存器ACT，为ALU准备好被加数 （ACT）+（Ri） BUF IDB A；使暂存器TMP输出高阻，读Ri寄存器内容，使ALU执行加法，结果经BUF至DB最后送人累加器A Cn+4 CY

5、；据加法结果置进位标志CY 其中，必须在一拍（即取指令周期）内完成；也必须在同一拍内完成；而不可以和在同一拍，但可以和在同一拍；可以和同拍也可以和同拍；也可把、单独一拍，甚至和各一拍也可以。 双字节指令STA addr 该指令功能为A （addr），需执行如下微操作：RR, A, B, /Cn, M, S3, S2, S1, S0OBCL （ACT） BUF IDB ODB；读A内容经ALU传送至IDB，存人ODB ODB （M）； 将ODB里的数写入到内存中。4.5、确定微操作控制信号及其实现方法4.5.1.设计微操作信号 （1）运算器模块（ALU）ZC= CP= SA 接X0接M17 SB

6、 接X1接M16 PO 接CY Pl 接A0接SR P2 接A7接SL CA 接/ S3S0 接M23M20 /Cn 接M19 M 接M11 CG 接Ml8 CC 接/ OB 接M8（2）寄存器堆模块（REG）WR=RR 接M1 A 接I0 B 接I1（3）指令部件模块（I_PC） CL= P+l 接M7 GI 接M6 CI 接 CK 接PO CLR 接+5V 0I 接M15LP、PC0如图2-15所示。 （4）内存模块（MEM） RC=M2+WC=M3+ （5）总线缓冲模块（BUS） Bl、B3 接RF B2=RC+IAB2IAB10 KA 接IAB0 PA 接IAB1（6）启停和时序模块（

7、R_P） DR 接M5 RCP 接 （7）微程序控制模块（MPG） MLD 接M4 MP+1 接+5V MCLR 接RO MCLK 接P0MIG 接地MDl0MD6 接地MD5 接I7 MD4 接I6 MD3 接地 MD2 接I3MDlMDO 接VCC（+5V）4.5.2.微操作信号的实施用PLD实验板实施,先在PC机Synario环境下编辑微操作信号的硬件描述文件，然后编译成相应的熔丝图文件，最后通过PC机并行口下载电缆将熔丝图文件烧到PLD实验板上的ispLSI2096内，即完成了微操作信号的实施。4.5.3设计微指令的格式指令助记符位23 22 21 2019 18 17 1615 14

8、 13 1211 10 9 87 6 5 43 2 1 0信 号S3 S2S1 S0Cn MX1 X0OI CLCP /CG OTLP OBGI P+1DR MLDWC RCRR WR微指令码（十六进制）有效电平011* * * *000001000001微地址取指微指令000H100001110110101000876A00100200311111011008FFB004005LDA addr007110000CFFA0080011030FBA00900A013100111109BAEBC014015STA addr017018080EB601901A023008F9E0244.5.4确定微

9、程序控制方式一、确定微程序入口地址形成方法采用“按操作码散转”的方法确定微程序入口地址的形成。该方法以指令操作码（8位）为核心，扩展成11位的微程序地址即MD1OMDO。IRl的I7.I6.I2为指令操作码，每条指令执行不超过4拍，即微程序可由多至4条微指令组成，那么可按下图形成各微程序首地址 MD10 MD6 MD5 MD4 MD3 MD2 MD1 MD0 “0” I7 I6 “0” I3 “1”按指令操作码散转指令操作码I7 I6 I3微程序首址MD10MD00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0003H007H013H017H023H 二、确定控存的顺序控制方法 控存的顺序控

10、制方法采用计数增量方法。即每段微程序执行过程中MPC加1计数，指向下一条微指令地址。4.5.5编写各指令的微程序节拍T0T1T24.6、编写调试程序4.6.1汇编程序：MOV R1 #20HLDA 55H ADD A,R1STA 56H4.6.2、编写ABEL程序，并烧到PLD实验板MODULE CESBtitle This is an example for how to use PLD BoardDefine Computer Input/Output Pins:BLOCK1 IAB10 PIN 45; IAB9 PIN 44; IAB8 PIN 43; IAB7 PIN 42; IAB6

11、 PIN 41; IAB5 PIN 40; IAB4 PIN 39; IAB3 PIN 38; IAB2 PIN 37; IAB1 PIN 36; IAB0 PIN 35; RC PIN 34; WC PIN 32; B2 PIN 31; IDB0 PIN 30; IDB1 PIN 29; IDB2 PIN 28; IDB3 PIN 27; IDB4 PIN 26; IDB5 PIN 25; IDB6 PIN 24; IDB7 PIN 23; I0 PIN 22; I1 PIN 21; I2 PIN 13; I3 PIN 12; I4 PIN 11; I5 PIN 10; I6 PIN 9;

12、I7 PIN 8; PCO PIN 7; PINC PIN 6; LP PIN 5; GI PIN 4; OI PIN 3;BLOCK2 CL PIN 2; RR PIN 128; WR PIN 127; SB PIN 126; SA PIN 125; A PIN 99; B PIN 100; P1 PIN 123; P2 PIN 56; CG PIN 124; CY PIN 110; CT PIN 122; OT PIN 121; ZD PIN 20; CP PIN 120; S3 PIN 119; S2 PIN 118; S1 PIN 117; S0 PIN 109; M PIN 108;

13、 CN PIN 107; SR PIN 106; SL PIN 105; X0 PIN 104; X1 PIN 103; A7 PIN 84; A0 PIN 51; OB PIN 102; RO PIN 78; DR PIN 101; CLK PIN 46;BLOCK3 M23 PIN 98; M22 PIN 96; M21 PIN 95; M20 PIN 94; M19 PIN 93; M18 PIN 92; M17 PIN 91; M16 PIN 90; M15 PIN 89; M14 PIN 88; M13 PIN 87; M12 PIN 86; M11 PIN 85; M10 PIN

14、77; M9 PIN 76; M8 PIN 75; MD8 PIN 66; MD7 PIN 63; MD6 PIN 62; MD5 PIN 61; MD4 PIN 60; MD3 PIN 59; M7 PIN 74; M6 PIN 73; M5 PIN 72; M4 PIN 71; M3 PIN 70; M2 PIN 69; M1 PIN 68; M0 PIN 67; MD2 PIN 58; MLD PIN 57;BLOCK 4 MIG=0 PA PIN 55; KA PIN 53; PB PIN 54; KB PIN 52; READ NODE;EQUATIONSDefine Connect

15、ions and Logic:*ALU* CP = !（M13 & CLK）; SA = M16; X0 = M16; SB = M17; X1 = M17; P1 = A0; SR = A0; S3 = M23; S2 = M22; S1 = M21; S0 = M20; CN = M19; M = M18; CG = M11; OB = M8; OT = M10; CT = 1;*REG* WR = !（M0 & RR = M1; A = I0; B = I1;*I-PC* CL = !（M14 & PINC = M6; GI = M7; OI = M15; PCO = !M6; LP =

16、 （!M9） & （ !I4 & !I3 & ZD # ! I3 & CY # I4 & A0 I3）;*MEM* RC = M2 # !CLK; WC = M3 # !*BUS* B2 = M2 # IAB2 & IAB10; KA = IAB0; PA = IAB1; IDB0 = KB; IDB7 = KA; IDB0.OE=READ; IDB7.OE=READ; READ = !（M2#!（IAB10&IAB2）;*R-P* DR = M5;*MPG* MLD = M4; MD8 = 0; MD7 = 0; MD6 = 0; MD5 = I7; MD4 = I6; MD3 = 0; M

17、D2 = I3;END CESB4.6.3、利用FD-CES控制台将汇编程序输入内存1、输入内存如要将程序和数据分别写入内存的相应单元中，相应的操作和显示如下表操 作显 示M/CM置左RET（或STOP）CPU READY（或小数点消失）000 LOAD000 x x x x x01 W+1001 x x 0 120 W+1002 x x 2 008 W+1003 x x 0 855 W+1004 x x 5 551 W+1005 x x 5 158 W+1006 x x 5 856 W+1007 x x 5 6A0 W+1008 x x A 0 2、读内存将内存中的相应单元的数据读出，检查上一步键入是否正确, 相应的操作和显示如下表000 0 1 x x xR+1001 2 0 x x x002 0 8 x x x003 5 5 x x x004 5 1 x x x005 5 8 x x x006 5 6 x x x007 A 0 x x x4.6.4利用FD-CES控制台将指令的微程序输入控存一、写控存（键人微程序）把微程序分别写入控存的相应单元中，相应的操作和显示如下表。M/CM置右000 x x x x x x00876A W+1001 x x x x x xRET