《毕业论文（设计）-基于微程序设计的嵌入式CISC_CPU模型的实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文（设计）-基于微程序设计的嵌入式CISC_CPU模型的实现（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、计算机硬件实验报告基于微程序设计的嵌入式CISC CPU模型的实现学院：计算机科学与工程学院专业： 计算机应用技术学生姓名：学号：112031112指导教师：2012年3月15日目录基于微程序设计的嵌入式CISC CPU模型的实现2一、实验题目2二、嵌入式CISC模型机数据通路框图2三、微程序控制器（CISC模型机）的逻辑结构框图2四、模型机的指令系统和指令格式3五、机器指令的微程序流程图3六、CISC模型机的顶层电路图4七、汇编语言源程序4八、机器语言源程序5九、微命令格式和微指令代码表6十、仿真波形图及其分析7十一、故障现象和分析以及心得体会9十二、软件清单10I 运算器和状态条件寄存器单
2、元102通用寄存器单元LS273123. 地址寄存器单元LS273124. 指令寄存器单元LS273135.1:2 分配器 FEN2136.4选1数据选择器单元MUX4137.5选1数据选择器单元MUX5148. 程序计数器单元PC159. 主存储器单元ROM1610. 时序产生器单元COUNTER17II 操作控制单元CROM18基于微程序设计的嵌入式CISC CPU模型的实现、实验题目设计一台嵌入式CISC模型计算机（采用单数据总线结构的运算器、定长CPU周期、联合 控制方式），并运行能完成一定功能的机器语言程序进行验证，程序功能如下：连续输入5个有符号整数（8位二进制补码表示，用十六进制
3、数输入），求最大的负数并 输出显示。说明：5个有符号数从外部输入，并依次存放在RAM的某一连续的存储区域内； 一定要使用符号标志位（比如说SF）,若涉及到大于、大于等于、小于、小于等 于、为负或为正时跳转，等等之类的条件转移指令时，至少要判断符号标志位； 算术运算类指令要求都采用有符号数的运算，并锁存标志位。二、嵌入式CISC模型机数据通路框图外部时钟复位信号三、微程序控制器（CISC模型机）的逻辑结构框图指令寄存器IR四、模型机的指令系统和指令格式指令助记符指令格式功能INI Rd1100X XRd将数据存到Rd寄存器0UT1 RsmiRsX X(RS)fLEDM0V1 data, Rd00
4、10X XRdDATARDdataM0V2 RS, RD0011RSRDRS- RDM0V3 RS, RD0100RSRDRS -RDM0V4 RS, RD0101RSRDRSRDCMP Rs, Rd1001RSRDRS-RD 锁存CY和ZITEST data, RD1010X XRd测试Rd寄存器中的值data锁存CY和ZIINC Rd1011X XRdRd+lf RdJB addr1100X XX X若小于，则addrPCdataJZ addr1101X XX X若全为零,则addr-*PCData五、机器指令的微程序流程图六、CISC模型机的顶层电路图七、汇编语言源程序算法思想为：R2寄
5、存器初始化为0, R1寄存器初始化为5, R0寄存器存入输入的数据， 然后将R0中的数存入以R2寄存器中的数为地址的RAM中，R2寄存器自增一，再和R1寄存器 中的数进行比较，如果小于则再输入下一个数，如此循环五次，把输入的五个数存入RAM中。 当R2寄存器中数和R1中相等时，则进入负数判定和负数间的比较。R2寄存器初始化为0, R0寄存器初始化为80H （即-128）o把RAM中以R2中的数为地址 的的数取出来放在R3中，然后R2自增一，为取下一个数做准备。接下来测试R3中的数是否 为负数，如果不是则跳到L3处，判断是否已经取完了五个数，若取完则输出R0,未取完则跳 转到L2,从RAM中取下
6、一个数。如果是负数，则和R0中的数进行比较。如果R3中的数比R0 中的数小，则跳到L3处进行判断，从RAM中取下一个数或者输出R0,否则将R0中的数替换 为R3中的数。即，每次比较完后R0中都保存的是最大的负数。接着比较R2与R1,判断是否 已经取完了五个数，若R2小于R1则跳转到L2,直到RAM中的数取完为止。如此循环五次， 最后输出R0中的数，即最大的负数。M0V1M0V100,05,R2R1L1：INIROM0V2RO,R2INCR2CMPR2,R1源程序功能将立即数00-R2,用于循环计数将立即数05-R1,用于设定最大循环次数从开关输入任意整数的补码给R0 将外部输入数据存到RAM比
7、较R2、R1,以确定是否输入5个数据，锁存FC,FZJBLI若FC=1且FZ=O,则跳转到LIM0V100, R2将立即数00-R2,用于循环计数MOV180H, RO将最小负数的补码给ROL2：MOV3R2,R3取RAM中的数据给R3INCR2TEST80H, R3测试符号位，锁存FZJZL3若为R3内正数则跳转到L3CMPR3, RO比较R3、R0,选取较大的负数JBL3若FC=1且FZ=O,则跳转到L3M0V4R3, RO将较大的负数送给R0L3：CMPR2, R1比较R2、R1,以确定是否输入5个数据，锁存FC,FZJBL2若FC=1且FZ=O,则跳转到L2OUT1RO输出最大的负数八
8、、机器语言源程序助记符地址机器代码功能MOV100, R2000010001000R20100000000MOV105, R1020010000105R20300000101LI：INIRO0410000000SWR0M0V2RO, R20500110010R0TR2INCR20610110010(R2)+lR2CMPR2, R10710011001(R2)-(R1),锁存 FC, FZJBLI0811000000若小于，则跳转到L10900000100MOV100, R20A0010001000R20B00000000MOV180H, RO0C0010000080HR00D10000000L
9、2：MOV3R2,R30E01001011R2 R3INCR20F10110010(R2)+lR2TEST80H, R31010100011测试符号位，锁存FZJZL31211010000若FZ为零,则跳转到L31300011000CMPR3, RO1410010011(R3)-(R0),锁存 FC, FZJBL31511000000若小于，则跳转到L31600011000M0V4R3, RO1701011100(R3) -* (R0)L3：CMPR2, R11810011001(R2)-(R1),锁存 FC, FZJBL21911000000若小于，则跳转到L21A00001110OUT1R
10、OIB11110000ROLLED九、微命令格式和微指令代码表(1) 设计微指令格式和微指令代码表CISC模型机系统使用的微指令采用全水平型微指令，字长为30位，其中微命令字段为24 位，P字段为3位，后继微地址为6位，其格式如下：29282726252423222120191817RAM_BRAM_CSRAM_WRPC_BLOADLDPCLDARLDIRLDRiRD_BRS_BSISO1615141312111009080706ALU_BLDACLDDRWRCSSW_BLED_BLDFRPlP2P3由微指令格式和微程序流程图编写的微指令代码表如下所示:地址微命令字段P字段后继微地址00000
11、0110011100110010011110 000000001000001110010010110010010110 1000000000000101001110011001001000010010000011101101000100100100001001100010010110100100010010000101001 00 1 000 1 1 000 1 00 10000000000010001 1 00 1 000 1 1 1 00 1001001110010000100010010101100100000100100101111001000001001001100110011100
12、110010011011100111001100100010110011111 1 1 1 0 1 0 000 0000001 0 1 1 1 1 0 000 01011010 1 1 1 1 0 000 01010110 1 1 1 1 0 000 01100000 1 1 1 1 0 0 10 10000000 1 1 1 1 0 00 1 0100011 1 00 1 0000 1 000 1 000 1 1 000000000000100101 1 00 1 000 1 1 1 00 1 00 1 0 1 1 0 0000000000100111000100001000100100000000001010000 1 0 1 000 1 0 1 00 1 00 10000000000101011001000011111001000000000010110100100010100101100001011101011110010000110110010000000000110001 00 1 000 1 11100001000000000010001100010001100100101000000000100000100010001100100101000000000110001
