计算机组成原理报告Word格式文档下载.docx

计算机组成原理报告Word格式文档下载.docx

《计算机组成原理报告Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理报告Word格式文档下载.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2．指令格式

（1）指令格式

采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：

位

7654

32

10

功能

OP-CODE

Rs

rd

其中，OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：

Rs或rd

选定的寄存器

00

01

R0

R1

R2

助记符

机器指令码

Addr地址码

功能说明

IN

ADDaddr

STAaddr

OUTaddr

JMPaddr

00H

10HXXH

20HXXH

30HXXH

40HXXH

“INPUT”中的数据→R0

R0+[addr]->

R0->

[addr]

[addr]->

BUS

addr→PC

其中IN为单字长（8位二进制），其余为双字长指令，XXH为addr对应的十六进制地址码。

为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序。

图6-1数据通路框图

1,存储器读操作（KRD）：

下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“00”时，可对RAM连续手动读入操作。

2,存储器写操作（KWE）：

下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“01”时，可对RAM连续手动写操作。

3、启动程序（RP）：

下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“11”时，即可转入到微地址“01”号“取指令”微指令，启动程序运行。

SWB

SWA

控制台指令

1

读内存（KRD）

写内存（KWE）

启动程序（RP）

根据以上要求设计数据通路框图，如图5-1所示。

表6-124位微代码定义：

24

23

22

21

20

19

18

17

16

151413

121110

987

6

5

4

3

2

S3

S2

S1

S0

M

Cn

WE

A9

A8

A

B

C

uA5

uA4

uA3

uA2

uA1

uA0

表6-2A、B、C各字段功能说明：

A字段

B字段

C字段

15

14

13

选择

12

11

9

8

7

LDRi

RS-B

P

（1）

LDDR1

LDDR2

LDIR

P（4）

LOAD

ALU-B

LDAR

PC-B

LDPC

24位微代码中各信号的功能

（1）uA5—uA0：

微程序控制器的微地址输出信号，是下一条要执行的微指令的微地址。

（2）S3、S2、Sl、S0：

由微程序控制器输出的ALU操作选择信号，以控制执行16种算术操作或16种逻辑操作中的某一种操作。

（3）M：

微程序控制输出的ALU操作方式选择信号端。

M＝0执行算术操作；

M＝l执行逻辑操作。

（4）Cn：

微程序控制器输出的进位标志信号，Cn＝0表示ALU运算时最低位有进位，Cn＝1则表示无进位。

（5）WE：

微程序控制器输出的RAM控制信号。

当/CE＝0时，如WE＝0为存储器读；

如WE＝1为存储器写。

（6）A9、A8——译码后产生CS0、CS1、CS2信号，分别作为SW_B、RAM、LED的选通控制信号。

（7）A字段（15、14、13）——译码后产生与总线相连接的各单元的输入选通信号（见表6-1）。

（8）B字段（12、11、10）——译码后产生与总线相连接的各单元的输出选通信号。

（9）C字段（9、8、7）——译码后产生分支判断测试信号P

（1）~P（4）和LDPC信号。

系统涉及到的微程序流程见图6-2。

当执行“取指令”微指令时，该微指令的判断测试字段为P

（1）测试。

由于“取指令”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P

（1）的测试结果出现多路分支（见图6-2左图）。

用指令寄存器的高4位（IR7-IR4）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定地址单元。

控制台操作为P（4）测试（见图6-2右图），它以控制台信号SWB、SWA作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定微地址单元。

当分支微地址单元固定后，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控制存储器的一个微地址单元，随意填写。

注意：

微程序流程图上的微地址为8进制！

当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表6-2即为图6-2的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。

表6-2二进制微代码表

微地址

微指令

S3S2S1S0MCNWEA9A8

UA5—UA0

018110

000000011

000

100

010000

00ED82

000000001

110

000010

02

00C048

001

001000

03

00E004

000100

04

00B005

011

000101

05

01A206

010

000110

06

919A01

100100011

101

000001

07

00E00D

001101

001001

000000000

00ED83

000011

00ED87

000111

00ED8E

001110

00ED96

010110

038201

00000011

00E00F

001111

00A015

010101

01ED92

010010

01ED94

010100

00A010

008001

062011

000001100

010001

25

070A01

000001110

26

00D181

指令寄存器（IR）：

指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。

当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送至指令寄存器。

指令划分为操作码和地址码段，由二进制数构成，为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试“P

（1）”，通过节拍脉冲T4的控制，以便识别所要求的操作。

指令译码器:

根据指令中的操作码强置微控制器单元的微地址，使下一条微指令指向相应的微程序首地址。

实验中LCD液晶显示屏可以用来显示模型机CPU中各组成单元的内容。

将B100_C.sof文件下载到实验台后，按系统复位键，LCD液晶显示屏即显示CPU中各组成单元的内容。

其功能说明如下：

LCD液晶显示屏功能说明

图6-4LCD液晶显示屏

名称

作用

作用

输入单元INPUT

DR1

暂存器DR1

OUT

输出单元OUTPUT

DR2

暂存器DR2

ALU

算术逻辑单元

PC

程序计数器

BUS

内部数据总线

AR

地址寄存器

寄存器R0

RAM

程序/数据存储器

寄存器R1

IR

指令寄存器

寄存器R2

MC

微程序控制器

图6-3模型计算机电路原理图

实验程序1：

说明：

1、指令IN为单字节指令，指令码：

00，其功能是将输入口IN的数据送到寄存器R0；

2、指令SUB[0BH]为双字节指令，指令码：

200B，其功能是将R0中的数据减去RAM地址0BH中的数据；

3、指令INC为双字节指令，指令码：

3005，其功能是将R0中的数据加1后送到R0；

4、指令DEC为双字节指令，指令码：

4007，其功能是将R0中的数据减1后送到R0；

三．实验步骤

地址

内容

说明

INRO

"

INPUTDEVICE"

-->

RO

SUBROaddr

[addr1]-[addr2]-->

0A

INCRO,addr

[addr]+1-->

0B

30

DECRO,addr

[addr]-1-->

08

09