基本模型机的设计——带进位运算指令的实现
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计算机组成原理课程设计一、大体要求:设计一台模型计算机具体内容: 1. 数据格式和指令系统 2. 数据通路3. 时序系统4. 微指令格式5. 微程序控制器6. 微程序流程图7. 微程序代码表二、模型机设计1. 数据格式和指令系统的约定1) 数据格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据,且字长为8位,其格式如下:7 6 5 4 3 2 1 0其中: 第7位为符号位,数值表示范围是:-1≤X<1。
2) 指令系统模型机设计四大类指令共16条,其中包括算术逻辑指令(9条)、I/O指令(4条)、访内及转移指令(2条)和停机指令(1条)。
因为指令系总共16条指令,所以操作码是4位。
由于模型机机械字长为8位,故设计单字长指令和双字长指令供利用。
(1) 算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表示,寻址方式采用寄放器直接寻址,其格式如下:7 6 5 4 3 2 1 0其中,OP-CODE为操作码,Rs为源寄放器,Rd为目的寄放器,并规定:9条算术逻辑指令的名称、功能和具体魄式。
(2) 访内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)、结果为零或有进位转移指令(BZC),指令格式为:7 6 5 4 3 2 1 0其中,OP-CODE为操作码,Rd为目的寄放器,D为位移量(正负都可),X为寻址方式,其概念如下:(3) 输入输出指令格式如下:7 6 54 3 2 1 0其中,addr=01 时,选中“INPUT DEVICE ”中的开关组作为入设备,addr=10时,选中“OUTPUT DEVICE ”中的数码快作为输出设备。
(4) 停机指令格式如下:7 6 5 43 2 1 0这种指令只有一条,即停机指令HALT(5) 模型机指令系统2. 数据通路简单的模型计算机是由运算器、控制器、存储器、总线、输入输出和时序产生器组成。
在模型机中,咱们将要实现RAM的读写指令,寄放器的读写指令,跳转指令,ALU的加、减、与、或指令。
模型机详细介绍1. 模型机的结构模型机主要由运算器、控制器、存储器、数据总线、输入输出和时序产生器组成,模型机的结构图如图1所示。
图1 模型机结构图(1)运算器。
运算器又由运算逻辑单元、数据暂存器、通用寄存器组成。
在图1模型机的结构图中,ALU、ALU_G和74299组成运算逻辑单元,其中ALU是由2个4位的74LS181串联成8位的运算器,ALU_G是ALU-G 实现用于控制ALU的运算结果的输出,74299用74LS299实现用于对ALU 的运算结果进行移位运算;数据暂存器在图1中由DR1和DR2组成,DR1和DR2都是用74LS273实现,它们用于存储运算器进行运算的两个操作数;通用寄存器在图1中由R0、R1和R2组成,R0、R1和R2都是用74LS374实现,它们用作目的寄存器和源寄存器。
(2)控制器。
控制器由微程序控制器、指令寄存器、地址寄存器和程序计数器组成。
在图1中微程序控制器表示为MControl,它里面存放了指令系统对应的全部微程序,微程序控制器是由微控制存储器和3个138译码器实现(A138、B138和P138),用于产生控制信号来控制各个组件的工作状态;在图1中指令寄存器表示为IR,指令寄存器由一个74LS273实现,用于存放当前正在执行的指令;在图1中地址寄存器表示为AR,地址寄存器由一个74LS273实现,在读取或者写入存储器时用于指明要读取或写入的地址;程序计数器在图1中由PC_G和PC组成,其中PC是由八位二进制同步计数器实现,用于产生程序指针pc的下一个值,PC_G由PC-G实现,用于存储程序的程序指针pc的值。
(3)存储器。
存储器在图1中表示为MEN,存储器用静态随机存储器6116实现,用来存储用户程序和数据。
(4)数据总线。
数据总线用于连接运算器、存储器、输入输出等模块,数据总线由ccp_DataBus实现。
(5)输入输出。
输入输出类似于键盘和显示器。
(6)时序产生器。
带进位运算指令的实现1 实验题目基本模型机的设计--------带进位运算指令的实现2 实验目的及原理2.1 实验目的通过对一个简单计算机的设计,对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。
熟悉HKCPT操作平台,并通过使用软件HKCPT,了解程序编译、加载的过程。
同时,培养动手能力,独立解决问题的能力。
2.2 实验原理在各个模块试验中,各模块的控制信号都由试验者手动模拟产生。
而在真正的试验系统中,模型机的运行是在微程序的控制下进行的,可以实现特定指令的功能。
在本试验平台中,模型机从内存中取出、解释、执行机器指令都将由微指令和与之相配合的时序来完成,即一条机器指令对应一个微程序。
3 模型机的逻辑框图下图中包括运算器、存储器、微控器、输入设备、输出设备以及寄存器。
这些部件的动作控制信号都有微控器根据微指令产生。
需要特别说明的是由机器指令构成的程序存放在存储器中,而每条机器指令对应的微程序存储在微控器中的存储器中。
4设计指令系统,并分析指令格式由于实验平台内采用的是8位数据总线和8位地址总线方式,在设计指令系统时,应考虑有哪几种类型的指令,哪几种寻址方式和编码方式。
4.1指令类型①算术/逻辑运算类指令:例如,加法、减法、取反、逻辑运算:ADD A, Ri , SUB A, Ri②移位操作类指令:例如,带进位或不带进位的移位指令:RRC A, RR A③数据传输类指令:例如,CPU内部寄存器之间数据传递:MOV A, Ri , MOV Ri,A④程序跳转指令:跳转指令分为无条件跳转和有条件跳转指令。
JMP addrJZ addr⑤存储器操作类指令:存储器读/写指令。
例如,LDA addr4.2指令格式分析Intel 8086/8088指令字较短,所以指令采用变长指令字结构。
指令格式包括单指令、双字长指令、三字长指令等多种。
课程设计目录课程设计任务书 (2)基本模型机的设计 (3)——带进位运算指令的实现 (3)1、设计的目的 (3)2、设计的原理 (3)3、模型机的逻辑框图 (3)4、设计指令系统 (5)4、1 指令类型: (5)4、2操作数寻址方式及编码: (5)5、设计微程序及其实现的方法 (5)6、模型机当中时序的设计安排 (7)7、设计指令执行流程 (7)8、源程序代码 (8)8、1指令代码 (8)8、2微指令序列 (8)9、使用软件HKCPT的联机与脱机方式的实现过程 (9)10、课程设计总结 (12)本科生课程设计成绩评定表 (13)guide sex further enhanced, documents handle and running of speed obviously speed up, program gradually specification, conference service and Chief reception of quality and level has has new of improve, Logistics support capability further strengthened. Document management, confidential, confidentiality, duty, letters and other items have been significantly improved. 4, Office construction increased at all levels. City Government offices adhere to strengthen and improve the construction of the system as a breakthrough, has developed a series of code of conduct, continuous improvement of operational mechanism, sound and the implementation of the rules and regulations, and adhere to the system of managing people, according to the rules, the work gradually into the orbit of institutionalization and standardization. Focus on strengthening ideological and political construction of the contingent of cadres, and actively carried out various business training, knowledge of the Office team structure has been optimized, to broaden the range of knowledge and operational capacity grows, nurtured apolitical firm, sharp, professional and innovative staff, created solidarity, striving for the top, pragmatic, dedication, good image. However, with the State Council and the provincial Government of the national, the province's Secretary-General meeting of government offices under the new situation the functions and priorities compared to the requirements of our gap is still very big. Main is daily in the passive meet of more, active research of less, service also has not timely, and not in place of problem; work in the meet Yu traditional of, and program of of work way, develop innovation spirit and service innovation capacity not strong; supervision information work and promoted decision implementation of contact enough close, feedback situation not active; research resources of using enough full, research results of into degree not high; some sector documents running not specification; Municipal Government Office on the County (district) and municipal government sector Office work of guide enough, No real form interaction and close collaboration, promote the implementation of the work. These problems,we must effectively be addressed in the future work. Second, serve the overall situation, carry out their duties, improve quality, and strive to create a new situation of system of government offices in the city since last season, meeting the Secretary-General of the State Council and the provincial government has held a government system, from a global and strategic height, scientifically analyzed the new situation and the newTasks on the system of government offices bring new situations and new problems and new challenges, profoundly expounded the work of government departments at all levels in the new era should be put in the situation to understand, to grasp, to deploy at any time and under any circumstances, should always focus on the big picture, firmly grasp the overall situation, increasing in the overall implementing in earnest the work of spontaneity, initiativeSecondly, we should strengthen the team. A unit is a team in various sections of the unit inside is also a small team. A unit with a team spirit, formed a team responsibility, cohesion and competitiveness. You want to make a unit, a Departmentwork improvement, must be melting inside a feeling of solidarity and mutual help, for a common goal and determined to achieve the spirit, cultivating a strong collective spirit and team responsibility, sense of honor. Therefore, we need to start improving office work and enhance the efficiency of Office work and strive to build a concerted ... Fault. In accordance with the requirements of modern management science, establishing strict responsibility system of management by objectives. A work who is in charge, who is in charge and who is responsible, what right do these people have, what responsibility, has to truthfully and clearly understood. Departments at all levels should strictly implement the check in the Office of party Committee evaluation, significant accountability and reward incentive system, pay close attention to duty cash and making unity, rights, responsibilities, and to inspire each of cadres spirit and morale, Super courage. Investee insists, is a deep topic, is a real problem, is a big issue. Today, I just combined this year, the city's Communist Party Committee Office, had some rough talk andunderstanding, we must strengthen research and exchanges in this regard in the future. Investee in the new year, we must hold high the banner of Deng Xiaoping theory and the "three represents" theory the great banner of, under the correct leadership of the CPC, adhere to the people-oriented, insist on truth, adhere first to excellence, efforts to do Office work to a new level. Speech at the Conference on the system of government offices in the city around the development of service function to create a new situation in the work of the Office of the city's system of Government--speech at the Conference on the system of government offices in the city This system of government offices working in the city's main task is to study Government systems of administrative supervision, administrative information, administrative reception and information technology issues. For the meeting, the City Mayor Ma has made important instructions, the Municipal Government Office fully prepared brewing, combined with practical work to develop the notice on further strengthening the supervision work, the XX, Chief Information interim measures for 2005 and the city's system of Government Administration informatization construction task statement and other documents. Before the General Assembly and organization of counties (districts) of the scene to observe the Government Office, achieve the purpose of exchanges of work, thought. Today, the Tang Mayor also attended the meeting and delivered an important speech in the midst, hope good grasp of implementation. Next, I would like to make a few remarks. A, and around Center, looks at development, strengthened service, city government system Office work rendering atmosphere in recent years, city government system Office to武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名:项翼专业班级:物联网1102指导教师:姚寒冰工作单位:计算机科学与技术学院题目: 基本模型机的设计——带进位运算指令的实现初始条件:理论:学习“电工电子学”、“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、和“计算机组成原理”等课程,熟练掌握其中知识,并初步学会计算机组成原理实验平台的使用。
模型机详细介绍1. 模型机的结构模型机主要由运算器、控制器、存储器、数据总线、输入输出和时序产生器组成,模型机的结构图如图1所示。
图1 模型机结构图(1)运算器。
运算器又由运算逻辑单元、数据暂存器、通用寄存器组成。
在图1模型机的结构图中,ALU、ALU_G和74299组成运算逻辑单元,其中ALU是由2个4位的74LS181串联成8位的运算器,ALU_G是ALU-G 实现用于控制ALU的运算结果的输出,74299用74LS299实现用于对ALU 的运算结果进行移位运算;数据暂存器在图1中由DR1和DR2组成,DR1和DR2都是用74LS273实现,它们用于存储运算器进行运算的两个操作数;通用寄存器在图1中由R0、R1和R2组成,R0、R1和R2都是用74LS374实现,它们用作目的寄存器和源寄存器。
(2)控制器。
控制器由微程序控制器、指令寄存器、地址寄存器和程序计数器组成。
在图1中微程序控制器表示为MControl,它里面存放了指令系统对应的全部微程序,微程序控制器是由微控制存储器和3个138译码器实现(A138、B138和P138),用于产生控制信号来控制各个组件的工作状态;在图1中指令寄存器表示为IR,指令寄存器由一个74LS273实现,用于存放当前正在执行的指令;在图1中地址寄存器表示为AR,地址寄存器由一个74LS273实现,在读取或者写入存储器时用于指明要读取或写入的地址;程序计数器在图1中由PC_G和PC组成,其中PC是由八位二进制同步计数器实现,用于产生程序指针pc的下一个值,PC_G由PC-G实现,用于存储程序的程序指针pc的值。
(3)存储器。
存储器在图1中表示为MEN,存储器用静态随机存储器6116实现,用来存储用户程序和数据。
(4)数据总线。
数据总线用于连接运算器、存储器、输入输出等模块,数据总线由ccp_DataBus实现。
(5)输入输出。
输入输出类似于键盘和显示器。
(6)时序产生器。
《计算机组成原理》课程设计说明书-模型机指令系统的设计与实现题目:模型机指令系统的设计与实现院系:专业班级:学号:学生姓名:指导教师:2010年12月10日安徽理工大学课程设计(论文)任务书学生姓学号专业(班级) 名设计题模型机指令系统的设计与实现目(1)用微程序控制器实现设计任务;设 (2)要满足指令系统的性能要求; 计(3)设计说明书能很好地反映设计内容技术参数参考实验指导书第四章模型机综合实验(微程序控制器)设计的过程,设运用其微指令格式,独立设计指令系统。
并用该指令系统中的指令编计一完成简单运算的程序,并进行调试运行。
要求工作要求设计说明书的字数在3000字以上。
量2010.11.22-11.24 根据设计要求,查找相关资料,完成需求分析; 工2010.11.25-11.28 进行系统的概要设计;作 2010.11.29-12. 01 进行系统的详细设计和微程序的书写; 计2010.12.02-12.05 对系统进行调试分析,写出课程设计报告。
划[1] 白中英.计算机组成原理(第四版).科学出版社.2008 参 [2] DJ-CPTH超强型计算机组成原理与系统结构实验指导书.启东市东考疆计算机有限公司.2008 资料指导教师签字教研室主任签字2010年6月20日指导教师评语:成绩:指导教师:年月日目录1 问题描述 ..................................................................... .. (5)1.1 设计目的 ..................................................................... .. (5)1.2 设计要求 ............................................................................. 5 2 数据格式和指令系统 (6)2.1 数据格式 ..................................................................... .. (6)2.2 指令格式 ..................................................................... .. (6)2.3 指令系统 ..................................................................... ......... 8 3 模型机的数据通路 ......................................................................9 4 详细设计 ..................................................................... ............... 10 5 调试分析 ..................................................................... ............... 12 6 设计体会 ..................................................................... ............... 14 参考文献 ..................................................................... (15)1 问题描述1.1 设计目的本课程设计是《计算机组成原理》课程结束以后开设的大型实践性教学环节。
课程设计(论文)任务书学院计算机专业05级(1)班一、课程设计(论文)题目(1)基本模型机设计与实现(2)带移位运算的模型机设计与实现二、课程设计(论文)工作自2007 年 7 月 9 日起至 2007 年7月13日止。
三、课程设计(论文) 地点: 5-301计算机组成原理实验室四、课程设计(论文)内容要求:1.本课程设计的目的(1)使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理;(2)培养学生单片机应用系统的设计能力;(3)使学生较熟练地应用电子线路CAD工具完成单片机系统的硬件设计任务;(4)培养学生分析、解决问题的能力;(5)提高学生的科技论文写作能力。
2.课程设计的任务和要求1)基本要求:(1)分析所设计系统中各功能模块的工作原理;(2)选用合适的器件(芯片);(3)提出系统的设计方案(要有系统电气原理图);(4)对所设计电路进行调试。
2)创新要求:在基本要求达到后,可进行创新设计,如改善电路性能;对系统进行仿真分析。
3)课程设计论文编写要求(1)要按照书稿的规格打印誊写毕业论文(2)论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等(3)毕业论文装订按学校的统一要求完成4)答辩与评分标准:(1)完成原理分析:20分;(2)完成设计过程:30分;(3)完成调试:20分;(4)回答问题:20分。
(5)格式规范性:10分。
5)参考文献:(1)胡越明.《计算机组成与系统结构》电子工业出版社(2)白中英.《计算机组成原理》科学技术出版社(3)6)课程设计进度安排内容天数地点构思和收集资料1图书馆组装与调试4实验室撰写论文2图书馆、实验室学生签名:2007年7 月9 日课程设计(论文)评审意见(1)完成原理分析(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(2)设计分析(30分):优()、良()、中()、一般()、差();(3)完成调试(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(4)回答问题(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(5)格式规范性(10分):优()、良()、中()、一般()、差();(6)考勤是否降等级:是()、否()评阅人:赵海霞职称:讲师2007 年7 月13日目录一、课设目的和内容 (1)二、设计的原理 (2)三、二进制微代码表设计 (6)四、机器指令程序 (16)五、线路连接图 (18)六、微程序流程和说明 (20)七、心得体会 (26)八、参考文献 (34)一、课设目的和内容课设目的:1.通过对一个简单模型机的设计与实现,对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。
学号:课程设计题目基本模型机的设计——带进位运算指令的实现学院计算机科学与技术学院专业计算机科学与技术班级姓名指导教师2011 年月日课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:计算机科学与技术学院题目: 基本模型机的设计——带进位运算指令的实现初始条件:理论:学完“电工电子学”、“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、和“计算机组成原理”课程,掌握计算机组成原理实验平台的使用。
实践:计算机学院科学系实验中心提供计算机、实验的软件、硬件平台,在实验中心硬件平台验证设计结果。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、基本模型机系统分析与设计,利用所学的计算机组成原理课程中的知识和提供的实验平台完成设计任务,从而建立清晰完整的整机概念。
2、根据课程设计题目的要求,编制实验所需的程序,上机测试并分析所设计的程序。
3、课程设计的书写报告应包括:(1)课程设计的题目。
(2)设计的目的及设计原理。
(3)根据设计要求给出模型机的逻辑框图。
(4)设计指令系统,并分析指令格式。
(5)设计微程序及其实现的方法(包括微指令格式的设计,后续微地址的产生方法以及微程序入口地址的形成)。
(6)模型机当中时序的设计安排。
(7)设计指令执行流程。
(8)给出编制的源程序,写出程序的指令代码及微程序。
(9)说明在使用软件HKCPT的联机方式与脱机方式的实现过程(包括编制程序中带进位运算指令的时序分析,累加器A和有关寄存器、存储器的数据变化以及数据流程)。
(10)课程设计总结(设计的特点、不足、收获与体会)。
时间安排:周一:熟悉相关资料。
周二:系统分析,设计程序。
周三、四:编程并上实验平台调试周五:撰写课程设计报告。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日基本模型机的设计——带进位运算指令的实现1.设计的目的及设计原理1.1设计目的:(1)掌握各个单元模块的工作原理,进一步将其组成完整的系统,构造成一台基本模型计算机。
(2)在本试验中,将规划读、写内存,寄存器,数值计算等功能,并且编写相应的微程序。
具体上机调试各个模块以便进一步掌握整机的概念。
对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。
(3)通过使用软件HKCPT,了解程序编译,加载的过程。
同时,培养动手能力,独立解决问题的能力。
(4)通过微单步,单拍调试,理解模型机中的数据流向。
1.2设计原理:在各个模块试验中,各模块的控制信号都是由试验者手动模拟产生的。
而在真正的实验系统中,模型机的运行是在微程序的控制下进行的,可实现特定指令的功能。
在本实验平台中,模型机从内存中取出,解释,执行及其指令都将由微指令和与之相配合的时序来完成,即一条机器指令对应1个微程序。
本次实验完成,依靠判断进位位CY是否溢出,若低位位运算有溢出,则将结果存入低地址,并且在两高位运算时,将低位的进位值也参与运算,若高位运算溢出,则不在主存RAM中给予保存。
2.模型机的逻辑框图简单的模型计算机由算术逻辑运算单元,微程序单元,堆栈寄存器单元,累加器,启停单元,时序单元,总线和存储器单元组成。
在模型机中,我们将要实现RAM的读写指令,寄存器的读写指令,跳转指令,ALU的加、减、与、或指令。
把通用寄存器作为累加器A,进行左、右移等指令,整体构成一个单累加器多寄存器的系统。
根据设计要求,对实验仪硬件资源进行逻辑组合,便可设计出该模型机的整机逻辑框图如后图所示:374 374374374R0 R1R2R3RR WR SA SBZDCYALUX1X0 ERARACK RA-OALU-O244 244 161*2 PC DR2 DR1244244 374 IR2累加器ARAM 程序 ADDRESS BUSELP PC-OPCCKIR2-OIR2CKEIR2寄存器组EMCKRMWM EIR1IR1CK374 指令寄 存器指令译码器微 地 址MCKMLD 163*2 微地址 寄存器 6264*3 微 程序 存 储DA TA BUSDR1CK EDR1M S0 S2 S3 C NS1 EDR2 DR2CK算术逻辑运算单元由两个数据锁存器(DR1,DR2),ALU,1个数据缓冲器224组成。
微程序控制单元由位地址寄存器,微程序寄存器(6264*3),微指令锁存器组成。
指令部件模块由一个指令寄存器IR1,1个地址锁存器IR2,PC计数器,2个输出锁存器224组成。
存储器由1片静态RAM(6264)及控制电路构成。
寄存器组由累加器A和堆栈寄存器(R0,R1,R2,R3)组成。
X0,X1控制A的工作模式,ERA为0时选通A,RACK是A的工作脉冲,SA,SB选通一个寄存器(R0,R1,R2,R3),RR为0容许寄存器读出,WR为0容许数据写入。
3.设计指令系统,并分析指令格式本实验平台内采用的是8位数据总线和8位地址总线方式,在设计系统时,应考虑到以下几种类型的指令,寻址方式和编码方式。
3.1 指令类型1.算术/逻辑运算类指令:如:加法 ADD A, Ri2.移位操作类指令:带进位的移位指令 RLC A(带进位左移); RRC A(带进位右移);3.数据传送类指令:CPU内部寄存器之间数据传递MOV A,Ri ; MOV Ri,A4.程序跳转指令:跳转指令分为无条件跳转和有条件跳转指令JMP addr 无条件跳转JC addr CY=1 时跳转5.存储器操作类指令:把内存某单元内容写入寄存器中或把寄存器的内容写入存储器,如:STA addr 将A中的内容存入存储器中3.2 指令格式分析1.直接寻址方式:指令地址码字段直接给出操作数的有效地址。
如:双字节指令STA addr (A)->addr第一字节:操作码第二字节:操作数地址addr I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A12.立即数寻址:指令中的地址字段指出的不是操作数的地址,而是操作数本身。
如:MOV A, #data data->AMOV Ri,#data data->Ri第一字节:操作码及Ri选择码第二字节:data I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D03.寄存器直接寻址:指令字节中含有寄存器选择码,决定选哪个寄存器进行操作。
指令的地址码字段指出的是寄存器的地址,而寄存器中存放的才是操作数。
如:ADD A,Ri (Ri)+A->A第一字节:操作码第二字节:Ri I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A04.设计微程序及其实现的方法4.1 微指令格式在本实验平台的硬件设计中,采用24位微指令,若微指令采用全水平不编码纯控制场的格式,那么至多可有24个微操作控制信号,可由微代码直接实现。
如果采用多组编码译码,那么24位微代码通过二进制译码可实现2n个互斥的微操作控制信号。
由于模型机指令系统规模较小,功能也不太复杂,所以采用全水平不编码纯控制场的微指令格式。
在模型机中,用指令操作码的高4位作为核心扩展成8位的微程序入口地址MD0-MD7。
微地址首地址形成MD7 MD6 MD5 MD4 MD3 MD2 MD1 MD00 0 I7 I6 I5 I4 1 1按操作码散转指令操作码微地址首地址MD7,MD6 I7 I6 I5 I4 MD1,MD0 MD7~MD00 0 0 0 0 1 003H0 0 0 0 1 1 007H0 0 0 1 0 1 00BH0 0 0 1 1 1 00FH0 0 1 0 0 1 013H0 0 1 0 1 1 017H0 0 1 1 0 1 01BH0 0 1 1 1 1 01FH0 1 0 0 0 1 023H0 1 0 0 1 1 027H0 1 0 1 0 1 02BH0 1 0 1 1 1 02FH0 1 1 0 0 1 033H0 1 1 0 1 1 037H0 1 1 1 0 1 03BH0 1 1 1 1 1 03FH4.2后续微地址的产生以及微程序入口地址的形成每条指令由不超过4条的微指令组成,根据下表组成每条微程序的首地址。
微地址的运行顺序为下地址确定法,即采用计数增量方法,每条微指令执行过后微地址自动加1,指向下一条微指令地址。
例如:确定了一条程序的微程序入口地址为07H,那么当执行完07H这条微指令后微地址加1,指向08H微地址。
微地址寄存器由2片74LS161组成,当模型机在停止状态下,微地址被清零。
当实验平台开始运行时,微地址从00H 开始运行。
且00H放置一条取指指令,根据程序开始地址从内存中读出第一条指令。
5.模型机当中时序的设计安排由于模型机已经确定了指令系统,微指令用全水平不编码纯控制场的格式,微程序的入口地址采用操作码散转方式,微地址采用计数增量方式,所以可确定模型机中时序单元中所产生的每一拍的作用。
在本实验中为了让实验者更好地观察实验的各个中间过程中各寄存器的值,由监控单元产生一个PLS-O的信号来控制时序产生。
PLS-O信号经过时序单元的处理产生4个脉冲信号。
4个脉冲信号组成一个微周期,为不同的寄存器提供工作脉冲。
S0:微地址寄存器的工作脉冲,用来设置微程序的首地址及微地址加1.S1: PC计数器的工作脉冲,根据微指令的控制实现PC计数器的首地址及微地址和重置PC计数器(跳转指令)等功能。
S2:把24位微指令打入3片微指令锁存器。
S3:把当前总线上的数据打入微指令选通的寄存器中。
6.设计指令执行流程根据模型机整机逻辑图和目前硬件条件来设计指令系统中每条指令的执行流程。
对于微程序控制的计算机,在设计指令执行流程时,要保证每条微指令所含的微操作的必要性和合理性,还应该知道总线IAB,IDB,OAB,ODB仅是传输信息的通路,没有寄存信息的功能,而且必须保证总线传输信息时信息的唯一性。
以下描述取微指令执行过程:模型机处于停机状态时,模型机的微地址寄存器被清零,微指令锁存器输出无效。
在处于停机状态时,脉冲S0对微地址寄存器(74LS161)无效,微地址寄存器保持为零。
脉冲S1对PC计数器无效,同时S1把HALT=1打入启停单元中的运行状态寄存器(74LS74)中,把模型机置为运行状态,是微程序锁存器输出有效。
S2把微程序存储器00H单元中的内容打入微指令锁存器中,并且输出取指微指令。
S3把从程序存储器中读出的数据打入指令寄存器中。
在模型机处于运行状态时,S3把从程序存储器中读出的数据打入指令寄存器中。
将PC计数器加1,S2把微程序存储器中的微指令打入微指令锁存器并且输出。