计算机组成原理课程设计报告微程序报告

.PAGE.微程序控制器的设计与实现目录TOC\o"1-2"\h\z\u1设计目的32设计容33具体要求34设计方案35调试过程……………..116心得体会12微程序控制器的设计与实现设计目的稳固和深刻理解"计算机组成原理〞课程所讲解的原理，加深对计算机各模块协同工作的认识掌握微程序设计的思想和具体流程、操作方法。培养学生独立工作和创新思维的能力，取得设计与调试的实践经历。尝试利用编程实现微程序指令的识别和解释的工作流程设计容按照要求设计一指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进展加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、存放器寻址、存放器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。设计要求仔细复习所学过的理论知识，掌握微程序设计的思想，并根据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程序流程。指令系统至少要包括六条指令，具有上述功能和寻址方式。根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微程序将所设计的微程序在虚拟环境中运行调试程序，并给出测试思路和具体程序段尝试用C或者Java语言实现所设计的指令系统的加载、识别和解释功能。撰写课程设计报告。设计方案设计思路按照要求设计指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进展加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、存放器寻址、存放器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。从而可以想到如下指令：24位控制位分别介绍如下：XRD：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。EMWR：程序存储器EM写信号。EMRD：程序存储器EM读信号。PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR和EMRD决定是将DBUS数据写到EM中，还是从EM读出数据送到DBUS。IREN：将程序存储器EM读出的数据打入指令存放器IR和微指令计数器uPC。EINT：中断返回时去除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。ELP：PC打入允许，与指令存放器的IR3、IR2位结合，控制程序跳转。MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址存放器MAR。MAROE：将地址存放器MAR的值送到地址总线ABUS上。OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口存放器OUT里。STEN：将数据总线DBUS上数据存入堆栈存放器ST中。RRD：读存放器组R0-R3，存放器R"的选择由指令的最低两位决定。RWR：写存放器组R0-R3，存放器R"的选择由指令的最低两位决定。：决定运算器是否带进位移位，=1带进位，=0不带进位。FEN：将标志位存入ALU部的标志存放器。X2：X1：X0:X2、X1、X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的存放器。具体如下：X2X1X0输出存放器000IN_OE外部输入门001IA_OE中断向量010ST_OE堆栈存放器011PC_OEPC存放器100D_OE直通门101R_OE右移门110L_OE左移门111没有输出WEN：将数据总线DBUS的值打入工作存放器W中。AEN：将数据总线DBUS的值打入累加器A中。S2：S1：S0:S2、S1、S0三位组合决定ALU做何种运算。具体如下：S2S1S0功能000A+W加001A-W减010A|W或011A&W与100A+W+C带进位加101A-W-C带进位减110~AA取反111A输出A模型机的寻址方式分五种：累加器寻址：操作数为累加器A，例如"CPLA〞是将累加器A值取反，还有些指令是隐含寻址累加器A，例如"OUT〞是将累加器A的值输出到输出端口存放器OUT。存放器寻址：参与运算的数据在R0-R3的存放器中，例如"ADDA，R0〞指令是将存放器R0的值加上累加器A的值，再存入累加器A中。存放器间接寻址：参与运算的数据在存储器EM中，数据的地址在存放器R0-R3中，例如"MOVA，R1〞指令是将存放器R1的值做为地址，把存储器EM中该地址的容送入累加器A中。存储器直接寻址：参与运算的数据在存储器EM中，数据的地址为指令的操作数。例如"ANDA，40H〞指令是将存储器EM中40H单元的数据与累加器A的值做逻辑与运算，结果存入累加器A。立即数寻址：参与运算的数据为指令的操作数。例如"SUBA，#10H〞是从累加器A中减去立即数10H，结果存入累加器A。程序清单MOVA,#01H立即数寻址，传送指令，将01h传送给累加器aLOOP:MOVR0,#01H立即数寻址，将01h传送给r0ADDA,R0存放器寻址，加法操作，将r0的值与a相加，结果存入a中SUBA,R0存放器间接寻址，减法将R0的值当作是存地址，再将此地址的值与A相减，最后放入A。ADDA,01H存储器直接寻址，寻找出01地址中的值，用A和此地址的值相加，最后放入ACPLA累加器寻址，将a的值取反OUTJMPLOOP//无条件跳转，跳转到LOOP指令流程图MOVA,#01HPCPC—>MAR(PC+1—>PC)MAR—>EMEM—>IR、uPCEM—>A〔PC+1—>PC〕PCPC—>MAR(PC+1—>PC)MOVR0,#01HMARMAR—>EMEMEM—>IR、uPCEMEM—>R0〔PC+1—>PC〕PC—>MAR(PC+1—>PC)PC—>MAR(PC+1—>PC)MAR—>EMEM—>IR、uPCW+A—>A〔PC+1—>PC〕R0—>WPCPC—>MAR(PC+1—>PC)SUBA,R0MARMAR—>EMEMEM—>IR、uPCR0R0—>MARMAR—MAR—>EMA-W—A-W—>A〔PC+1—>PC〕EMEM—>WA-W—>A〔PC+1—>PC〕A-W—>A〔PC+1—>PC〕PC—PC—>MAR(PC+1—>PC)ADD,02HMARMAR—>EMEMEM—>IR、uPCEMEM—>MAR02H02H—>EMEMEM—>WA&WA&W—>A〔PC+1—>PC〕CPＬＡPCPC—>MAR(PC+1—>PC)MARMAR—>EMEMEM—>IR、uPCA—>~A〔PC+1—>PC〕A—>~A〔PC+1—>PC〕OUTPCPC—>MAR(PC+1—>PC)MARMAR—>EMEMEM—>IR、uPCAA—>OUT〔PC+1—>PC〕JMPLOOPPCPC—>MAR(PC+1—>PC)MARMAR—>EMEMEM—>IR、uPCIRIR—>PC〔PC+1—>PC〕调试过程指令系统设计本指令系统涉及8条指令，分别完成数据传送，进展加、减和无条件转移，具有累加器寻址、存放器寻址、存放器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。具体指令设计如下：微程序设计将窗口切换到"uM微程序〞窗口，设计每条指令的微程序。每个程序开场要执行的第一条微指令应是取指操作，因为程序复位后，PC和uPC的值都为0，所以微程序的0地址处就是程序执行的第一条取指的微指令。取指操作要做的工作是从程序存储器EM中读出下条将要执行的指令，并将指令的机器码存入指令存放器IR和微程序计数器uPC中，读出下条操作的微指令。取指设计如下〔CBFFFF〕：MOVA，#01H这条指令是把立即数1从存储器EM中取出，放入累加器A中。微程序设计如下〔C7FFF7〕：MOVR0,#01H这条指令是把立即数1从存储器EM中取出，放入存放器R0中。微程序设计如下(C7FBFF);ADDA,R0这条指令是存放器寻址，将R0的值取出放入W中与A相加，再将结果放入A。它由三个指令周期。微程序设计如下：第一步，把R0的值放入累加器W中第二步，从D中读出A的值并与W相加，结果放到A中SUBA,R0这条指令是存放器间接寻址，将以R0为地址的数值取出放入W中与A相减，再将结果放入A。它由四个指令周期。微程序设计如下：第一步，把R0的值放入地址存放器MAR中第二步从MAR中读出以R0为地址的值放入累加器W中第三步将A的值与W值相减CPLA将A的值取反在存入A中OUT将累加器的值送到输出端并输出：JMPLOOP心得体会这次微程序程序设计主要是要求我们设计一个指令系统，其中包含加，减，数据传送和无条件转移指令操作，具有累加器寻址、存放器寻址、存放器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。在通过设计的过程中，大概理解了各种指令操作和寻址方式。