计算机组成原理课程设计报告复杂模型机Word文件下载.docx
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Ri
R2
寄存器的编码
00
01
10
(B)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
D7D6
D5D4
D7••…D0
M
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
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。
(C)I/O指令
输入和输出指令采用单字节指令,其格式如下:
addr
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”中的数码管作为输出设备。
(D)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
五、总体设计
(1)指令系统
本模型机共有16条基本指令。
其中,算术逻辑指令9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
0TRd
2
MOVRs,Rd
1000RsRd
Rs^Rd
3
ADCRs,Rd
1001RsRd
Rs+Rd+CytRd
4
SBCRs,Rd
1010RsRd
Rs—Rd—CyTRd
5
INCRd
1011--Rd
Rd+1tRd
6
ANDRs,Rd
1100RsRd
RsARdtRd
7
COMRd
110100Rd
RdtRd
8
RRCRs,Rd
1110RsRd
Rs带进位右循环一位,RsTRd
9
RLCRs,Rd
1111RsRd
Rs带进位左循环一位,RsTRd
LDAM,D,Rd
00M00Rd,D
EtRd
STAM,D,Rd
00M01Rd,D
RdTE
12
JMPM,D
00M1000,D
ETPC
13
BZCM,D
00M1100,D
当CY=1或ZI=1时,EtPC
14
INaddr,Rd
010001Rd
addrTRd
15
OUTaddr,Rd
010110Rd
RdTaddr
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
控制信号
S3
S2
S1
S0
CN
RD
M17
M16
A
B
P
uA5
uA4
uA3
uA2
uA1
uA0
A字段
B字段
P字段
LDRI
RSG
P1
LDDR1
RDG
P2
LDDR2
RIG
P3
LDIR
299G
P4
LOAD
ALUG
AR
LDAR
PC_G
LDPC
其中uA5~uA0为6位的后续微地址,A、B、P为三个译码字段,分别由三个控制位译码出多位。
P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_G、RD_G、RI_G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RO、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。
复杂模型机的数据通路图
地址总域
微地址
S3~CN
M17M16
uA5~uA0
000000
000
100
010000
110
000010
02
001
100000
35
010
011110
36
000100
37
110000
60
110001
61
54
011101
55
011111
56
110010
000001
011000
62
110011
63
011
110100
64
100101
101
111100
000011
000101
001101
57
110101
51
52
46
100110
40
001111
41
42
111010
43
44
45
001110
53
111011
47
001100
011010
50
011011
05
04
07
06
001001
74
65
110111
67
11100
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