计算机组成原理课设报告
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计算机原理课设报告
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计算机组成原理课设报告
导师: ***
日期: 2010-12-6
目录 计算机原理课设报告
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一、模型机系统结构的设计 ................... - 3 -
二、指令系统设计 .......................... - 12 -
三、微指令与控制信号的设计 ................ - 14 -
四、微程序设计,包括各条指令的指令流程和微程序列表。(均为十六进制) .......................... - 18 -
五、模型机控制部件的设计 .................. - 20 -
六、指令测试及结果 ........................ - 22 -
七、个人总结 .............................. - 23 -
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一、模型机系统结构的设计
1. 模型机的总体结构框图
开机 控制信号 ......
BUS
寄存器组
算术逻辑运算单元
存储器
程序计数器
微命令控制部分
指令寄存器
时序发生部分
2. 数据通路总体设计图
2.1 数据通路的总体结构设计图 计算机原理课设报告
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2.2 选用的芯片名
2.2.1 时序发生器:timer
封装图: 计算机原理课设报告
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2.2.2 暂存器:
封装图: 计算机原理课设报告
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2.2.3 寄存器组:
封装图: 计算机原理课设报告
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2.2.4 逻辑运算单元(ALU):
封装图: 计算机原理课设报告
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2.2.5 地址寄存器、存储器和数据暂存器: 计算机原理课设报告
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2.2.6 控存:
2.2.7 程序计数器: 计算机原理课设报告
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封装图:
2.2.8 微程序计数器: 计算机原理课设报告
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2.2.9 指令寄存器:ir
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二、指令系统设计
1. 指令格式:模型机指令代码格式采用类似8086/8088指令代码格式的可变字节的指令代码格式。例如,双操作数、单字节的代码格式如下图
15 10 9 8 7 6 5 2 1 0
操作码目的寄存器源寄存器算术逻辑控制空2位立即数偏移量
2. 各条指令的机器指令助记符、操作码、指令功能。
指令助记符 代码 指令功能 操作数
MOV R,Imm 0001 数据传送(立即数到寄存器) 双操作数
MOV R,R 0010 数据传送(寄存器到寄存器) 双操作数
MOV [Imm],R 0011 数据传送(寄存器到内存) 双操作数
MOV R,[Imm] 0100 数据传送(内存到寄存器) 双操作数
ADD R,R 0101 算术加 双操作数
AND R,R 0110 逻辑与 双操作数
JMP Imm 0111 跳转指令,立即数跳转 单操作数
SUB R,R 1000 算术减 双操作数
INC R 1001 算术加1 单操作数
OR R,[Imm] 1010 逻辑或 双操作数
NAND R,R 1011 逻辑与非 双操作数
XOR R,R 1100 逻辑异或 双操作数
JMP [R] 1101 跳转指令,寄存器间接寻址 单操作数
HALT 1111 停机指令 无操作数
以上指令按照寻址方式可以分为立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址和直接寻址四种类型,至于基址寻址和基址变址寻址,后面另有附加实验予以说明。
3. 各种助记符的具体说明
3.1 MOV AX,1A18H
MOV R, Imm GR XX XX
0001 00 00 0000 0000
Imm
1A18H
3.2 MOV BX,AX
MOV R,R GR GR XX
0010 01 00 0000 0000
3.3 MOV [25H],CX
MOV [Imm], R XX GR XX
0011 00 10 0000 0000 计算机原理课设报告
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Imm
0025H
3.4 MOV DX,[25H]
MOV R, [Imm] GR XX XX
0100 11 00 0000 0000
Imm
0025H
3.5 ADD AX,BX
ADD R,R GR GR XX
0101 00 01 0000 0000
Imm
0000H
3.6 AND CX,DX
AND R,R GR GR XX
0110 10 11 0000 0000
Imm
0A00H
3.7 JMP 1A18H
JMP Imm XX XX XX
0111 00 00 0000 0000
Imm
1A18H
3.8 SUB CX,DX
SUB R,R GR GR XX
1000 10 11 0000 0000
Imm
0A00H
3.9 INC AX
INC AX GR GR XX
1001 00 00
0000 0000
3.10 OR AX,[25H]
OR R,[Imm] GR XX XX
1010 00 00 0000 0000
Imm
0025H
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3.11 NAND AX,BX
NAND R,R GR GR XX
1011 00 01 0000 0000
Imm
0000H
3.12 XOR BX,AX
XOR R,R GR GR XX
1100 01 00 0000 0000
Imm
0500H
3.13 JMP [AX]
SUB R,R GR GR XX
1101 00 00
0000 0000
3.14 HALT
HALT XX XX XX
1111 00 00 0000 0000
三、微指令与控制信号的设计
1. 微指令格式
微指令位 微操作位符号 类型 功能说明 时序信号
OUT0 CPPC 脉冲 与CP+1配合 OUT0•M4
OUT1 PC+1 电平 高电平PC+1/低电平置数 OUT1•M34
OUT2 PC_BUS 电平 PC连通总线 OUT2•M34
OUT3 CPMAR 脉冲 地址寄存器置数 OUT3•M4
OUT4 RD 电平 存储器读控制 OUT4•M6
OUT5 WR 脉冲 存储器写控制 OUT5•M4
OUT6 WRE 电平 存储器写使能控制 OUT6•M34
OUT7 CPMDR 脉冲 数据暂存器置数 OUT7•M7
OUT8 RAM_BUS 电平 数据暂存器连通总线 OUT8•M34
OUT9 CPSA 脉冲 暂存器A置数 OUT9•M4
OUT10 CPSB 脉冲 暂存器B置数 OUT10•M4
OUT11 S0 电平 算术/逻辑运算控制信号 OUT11•M56
OUT12 S1 电平 算术/逻辑运算控制信号 OUT12•M56
OUT13 S2 电平 算术/逻辑运算控制信号 OUT13•M56
OUT14 S3 电平 算术/逻辑运算控制信号 OUT14•M56
OUT15 ALUM 电平 高电平逻辑/低电平算术 OUT15•M56
OUT16 CN 电平 进位位 OUT16•M56