《复杂试验计算机组成及加法,右移指令程序设计.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复杂试验计算机组成及加法,右移指令程序设计.（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 沈阳理工大学课程设计专用纸 No19课程设计任务书学 院信息学院专 业计算机科学与技术学生姓名付磊班级学号 1003050424课程设计题目复杂试验计算机组成及加法，右移指令程序设计实践教学要求与任务:利用EL-JY-II型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等）、组装、调试三个步骤完成一台微程序控制的复杂实验计算机的设计。具体要求如下：1、 掌握实验计算机的整机结构。熟悉实验计算机的组装和调试方法。2、 设计如下几条机器指令的格式，指令格式可以采用单字长或双字长设计。算术加法运算指令：ADD rs，rd （功能rs
2、+ rd - rd）输入输出指令：IN #DATA，rd （功能DATA - rd） OUT Ri （功能Ri的值 - LED输出）右移位运算指令：RRC rs，rd（功能rs的值带进位循环右移一位- rd）转移指令： JMP ADDR （功能ADDR - PC）3、 设计微指令的格式, 编写上述每条机器指令所对应的微程序，并上机调试。4、通过如下程序的编写调试，验收机器指令、微指令、微程序的设计结果。IN #data，R0IN #data R1IN #data，R2ADD R0，R1ADD R1,R2RRC R2, R1OUT R0JMP 00H工作计划与进度安排: 第19周：布置课程设计任
3、务，查阅资料，分组设计，实验室组装与调试。 第20周：调试，验收，答辩，编写课程设计报告。指导教师： 2012年 月 日专业负责人： 2012年 月 日学院教学副院长： 2012年 月 日沈阳理工大学目 录1实验计算机的设计1 1.1 整机逻辑框图1 1.2指令系统的设计1 1.3微指令的格式设计及微操作控制部件的组成原理3 1.3.1微指令编码的格式设计31.3.2 微操作控制信号设计41.3.3 微程序顺序控制方式设计6 1.4微程序设计10 1.4.1 每条指令对应的微程序流程图101.4.2 每段微程序中各微指令的二进制编码、16进制编码131.4.3 每段微程序在控存中的存放位置14
4、 1.5 编写调试程序163 调试部分18 3.1调试前准备18 3.2程序调试过程19 3.3 结果分析204 心得体会205 参考文献201实验计算机的设计1.1 整机逻辑框图图 1.1逻辑框图1.2指令系统的设计 本实验共有14条基本指令，其中算术逻辑指令8条，访问内存指令和程序控制指令4条。输入输出指令2条。表8-1列出了各条指令的格式、汇编符号和指令功能。 表1.1 汇编符号指令的格式功 能MOV rd，rs ADD rd，rs SUB rd，rs 1000 rs rd 1001 rs rd 1010 rs rd rs rd rs+rd rdrd-rs rdINC rdAND rd，
5、rsNOT rdROR rd 1011 rd rd 1100 rs rd 1101 rd rd 1110 rd rd rd+1 rdrsrd rdrd rd rd ROL rd 1111 rd rd rd MOV D，rd 00 10 00 rd D rd D MOV rd, D 00 10 01 rd D D rd MOV rd, D 00 00 01 rd D D rd JMP D 00 00 10 00 DIN rd, KINOUT DISP，rd 0100 10 rd 0100 01 rd KIN rd rd DISP1.3微指令的格式设计及微操作控制部件的组成原理1.3.1微指令编码
6、的格式设计 1、 数据格式：本实验计算机采用定点补码表示法表示数据，字长为16位，其格式如下：1514 13. 0符号尾 数其中第16位为符号位，数值表示范围是：-32768X32767。2、 指令格式：1）算术逻辑指令 设计9条单字长算术逻辑指令，寻址方式采用寄存器直接寻址。其格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODErsrd其中OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：OP-CODE011110001001101010111100110111101111指令CLRMOVADDSUBINCANDNOTRORROL Rs或rd选定寄存器00Ax01Bx10Cx
7、9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表8-2。 2）存储器访问及转移指令 存储器的访问有两种，即存数和取数。它们都使用助记符MOV，但其操作码不同。转移指令只有一种，即无条件转移（JMP）。指令格式如下： 7 65 43 21 000MOP-CODErdD其中OP-CODE为操作码，rd为寄存器。M为寻址模式，D随M的不同其定义也不相同，如下表所示：OP-CODE000110指令说明写存储器读存储器转移指令寻址模式M有效地址ED定义说 明00E=（PC）+1立即数立即寻址10E=D直接地址直接寻址11E=100H +D直接地址扩展直接寻址 注：扩展直接寻址用于面包板上扩展的存储器的寻址。3
8、）I/O指令 输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODEaddrrd其中，当OP-CODE=0100且addr=10时，从“数据输入电路”中的开关组输入数据；当OP-CODE=0100且addr=01时，将数据送到“输出显示电路”中的数码管显示。本系统设计的微程序字长共24位，其控制位顺序如下：24232221201918171615 14 1312 11 109 8 7654321S3S2S1S0MCnWE1A1BF1F2F3uA5uA4uA3uA2uA1uA0、三个字段的编码方案如表82： F1字段F2字段F3字段15 14 13选
9、择12 11 10选择9 8 7选择0 0 0LDRi0 0 0RAG0 0 0P10 0 1LOAD0 0 1ALU-G0 0 1AR0 1 0LDR20 1 0RCG0 1 0P30 1 1自定义0 1 1自定义0 1 1自定义1 0 0LDR11 0 0RBG1 0 0P21 0 1LAR1 0 1PC-G1 0 1LPC1 1 0LDIR1 1 0299-G1 1 0P 41 1 1无操作1 1 1无操作1 1 1无操作1.3.2 微操作控制信号设计 设计三个控制操作微程序：存储器读操作（MRD）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“00”时，按“
10、单步”键，可对RAM连续读操作。 存储器写操作（MWE）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“10”时，按“单步”键，可对RAM连续写操作。启动程序（RUN）：拨动开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“11”时，按“单步”键，即可转入到第01号“取指”微指令，启动程序运行。注：CA1、CA2由控制总线的E4、E5给出。键盘操作方式时由监控程序直接对E4、E5赋值，无需接线。开关方式时可将E4、E5接至控制开关CA1、CA2，由开关来控制。表 1.2指令助记符控制信号取指微指令PCO,BIRC,B2,B3,CI,GIP+1,CKM
11、LDADD rd，rsLDR1，LDR2，LT1，LT2SUB rd，rsLDR1，LDR2，LT1，LT2AND A,AiOB,CC,CGRR,A,B,CT,OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0,X0,X1,CA,SA,SB,CPOR A,AiOB,CC,CGRR,A,B,CT,OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0,X0,X1,CA,SA,SB,CPXOR A,AiOB,CC,CGRR,A,B,CT,OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0,X0,X1,CA,SA,SB,CPNOT AOB,CT,OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0,X0,X1,CADEC AiA,B,RR,CT,OTCn,M,S3,S2,S1,S0X0,X1,CAOB,A,B,WRINC AiA,B,RR,CT,OTCn,M,S3,S2,S1,S0X0,X1,CAOB,A,B,WRMOV Ai,AjA,B,RR,CT,OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0X0,X1,CAOB,A,B,WRNOT AiA,B,RR,CT,OTCn,M,S3,S2,S1,S0X0,X1,CAOB,A,B,WR1.3.3 微程序顺序控制方式设计微程序控制部件组成原理三片EEPROM2816构成24位控制存储器，两片8D触发器74LS273和一片4D触发器74LS175构成1
