带进位运算指令实现

1、带进位运算指令的实现1 实验题目基本模型机的设计-带进位运算指令的实现2 实验目的及原理2.1 实验目的通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。熟悉HKCPT操作平台，并通过使用软件HKCPT，了解程序编译、加载的过程。同时，培养动手能力，独立解决问题的能力。2.2 实验原理在各个模块试验中，各模块的控制信号都由试验者手动模拟产生。而在真正的试验系统中，模型机的运行是在微程序的控制下进行的，可以实现特定指令的功能。在本试验平台中，模型机从内存中取出、解释、执行机器指令都将由

2、微指令和与之相配合的时序来完成，即一条机器指令对应一个微程序。3 模型机的逻辑框图下图中包括运算器、存储器、微控器、输入设备、输出设备以及寄存器。这些部件的动作控制信号都有微控器根据微指令产生。需要特别说明的是由机器指令构成的程序存放在存储器中，而每条机器指令对应的微程序存储在微控器中的存储器中。4设计指令系统，并分析指令格式 由于实验平台内采用的是8位数据总线和8位地址总线方式，在设计指令系统时，应考虑有哪几种类型的指令，哪几种寻址方式和编码方式。4.1指令类型 算术/逻辑运算类指令：例如，加法、减法、取反、逻辑运算： ADD A, Ri , SUB A, Ri 移位操作类指令：例如，带进位

3、或不带进位的移位指令： RRC A, RR A数据传输类指令：例如，CPU内部寄存器之间数据传递： MOV A, Ri , MOV Ri,A程序跳转指令：跳转指令分为无条件跳转和有条件跳转指令。 JMP addr JZ addr存储器操作类指令：存储器读/写指令。例如， LDA addr STA addr 4.2指令格式分析Intel 8086/8088指令字较短，所以指令采用变长指令字结构。指令格式包括单指令、双字长指令、三字长指令等多种。指令长度为16字节不等，既有8位、16位、24位、32位、40位和48位6种，其中第一个字节为操作码；第2个字节指出寻址方式；第3个至第6个字节则给出操作

4、数地址等。基本指令格式如下： OPCODE单字长指令OPCODE A双字长指令OPCODE A1 A2三字长指令4.3操作数寻址方式及编码4.3.1直接地址寻址例如，双字节指令： LDA ADDR (ADDR)->ASTA ADDR (A)->ADDR第1字节（操作码） 第2字节（操作数地址）I7I6I5I4 I3I2I1I0A7A6A5A4A3A2A1A0 4.3.2寄存器直接寻址指令字节中含有寄存器选择码，决定选哪个寄存器进行操作。例如，双字节指令：MOV RI,#DATA DATA->RI单字节（操作码与RI选择码）I7I6I5I4 I3I2I1I0 4.3.3寄存器间

5、接寻址第1字节（操作码及RI选择码） 第2字节（DATA）I7I6I5I4 I3I2I1I0D7D6D5D4 D3D2D1D0 例如，单字节指令： MOV A,RI (RI)->A4.3.4立即数寻址例如：RI选择码 操作码I7I6I5I4 I3I2I1I0 5微指令设计 表格中的位数对应的关系如下：23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10MLD WM RM EIR1 EIR2 IR2-O PC-O ELP RR WR HALT X0 X1 ERA 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0RA-O EDR1 EDR2 ALU-O DN M S3 S

6、2 S1 S0指令助记符微地址有效值23 2221 2019 1817 1615 1 13 1211 10 9 8 7 6 5 43 2 1 00 0 0 00 0 0 00 0 0 * * 0 0 00 0 * * * * *取址微指令00H0 1 0 01 1 0 01 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 101H02HADD A,Ri03H1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 0 01 1 1 11 0 0 104H1 1 1 11 1 1 10 1 1 11 1 1 10 1 1 11 0 0 105H1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 0 1 11

7、 0 1 01 0 0 106H0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1SUB A,Ri07H1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 0 01 1 0 10 1 1 008H1 1 1 11 1 1 10 1 1 11 1 1 10 1 0 10 1 1 009H1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 0 1 11 0 0 00 1 1 00AH0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1MOV A,Ri0BH1 1 1 10 1 1 10 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 10

8、CH1 1 0 11 0 1 11 1 1 11 0 1 11 1 1 11 1 1 10DH0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 10EHMOV A,Ri0FH1 1 1 11 1 1 10 1 1 11 0 1 11 1 1 11 1 1 110H0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 111H12HMOV Ri,A13H1 1 1 11 1 1 11 0 1 11 1 0 11 1 1 11 1 1 114H0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 115H16H

9、MOV A,#data17H1 1 0 11 1 0 11 1 1 11 0 1 11 1 1 11 1 1 118H0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 119H1AH MOV Ri,#data1BH1 1 0 11 1 0 11 0 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11CH0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11DH1EHLDA addr1FH1 1 0 10 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 120H1 1 0 11 0 1 11 1 1 11 0 1 1

10、1 1 1 11 1 1 121H0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 122HSTA addr23H1 1 0 10 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 124H1 0 1 11 0 1 11 1 1 11 1 0 10 0 0 00 0 0 025H0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 01 1 1 11 1 1 126HRRC27H1 1 1 11 1 1 11 1 1 10 0 0 11 1 1 01 1 1 128H0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0

11、029H0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 02AHRLC2BH1 1 1 11 1 1 11 1 1 01 0 0 11 1 1 01 1 1 12CH0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 12DH2EHJZ addr2FH1 1 0 10 1 0 01 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1JC addr30H0 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1JMP addr31H32HORL A,#data33H1 1 1 11 1 1 11 1 1

12、11 1 0 01 1 1 11 1 1 034H1 1 0 11 1 0 11 1 1 11 1 1 10 1 1 11 1 1 035H1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 0 0 11 0 1 11 1 1 036H0 1 0 01 1 0 01 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1ANL A,#data37H1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 0 01 1 1 11 0 1 138H1 1 0 11 1 0 11 1 1 11 1 1 10 1 1 11 1 0 139H1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 0 0 11 0 1 11 0

13、1 13AH0 1 0 01 1 0 01 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 13BH3CH 3DH3EHHALT3FH1 1 1 11 1 1 11 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1 16 源程序、程序的指令代码及微程序6.1指令如下： MOV A,#81 RRC AMOV A,#18RLC AMOV R0,#40MOV A,#18RCL AADD A,R0JC 10JMP 0ASTA 20HALT6.2相应微程序如下：7 模型机当中时序的设计安排由于模型机已经确定了指令系统，微指令采用全水平不编码纯控制场的格式，微程序的入口地址采用操作码散转方式，微地址采用

14、计数增量方式，所以可确定模型机中时序单元所产生的每一拍的作用。由监控单元产生一个PLS-O的信号来控制时序产生。PLS-O信号经过时序单元的处理产生了4个脉冲信号。4个脉冲信号组成一个微指令周期，为不同的寄存器提供工作脉冲。PLS1微地址寄存器的工作脉冲，用来设置微程序的首地址及微地址加1。PLS2PC计数器的工作脉冲，根据微指令的控制实现PC计数器加1和重置PC计数器加1和重置PC计数等功能。PLS3 把24微指令打入3片微指令锁存器。PLS4 把当前总线上的数据打入微指令选通的寄存器中。8 微指令使用软件HKCPT的联机与脱机方式的实现过程微指令如下：9累加器A和有关寄存器、存储器的变化以及数据流程： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1617 18 19 20 10课程设计总结 通过这次课程设计