可編輯版基于微程序控制器的模型計算機設計目錄課程設計的目的 1課程設計要求 1課程設計報告內(nèi)容 1、系統(tǒng)主要功能 1、總體設計 2、微程序控制器 3匯編語言測試程序 6機器語言測試程序 66、詳細設計原理圖 77、機器指令運行波形 79.設計總結(jié)及體會 8參考文獻 8Word完美格式可編輯版Word完美格式可編輯版課程設計的目的：各模塊的工作原理及相互聯(lián)系的認識，從而清晰地建立計算機的整機概念。能力，取得工程設計的實踐和經(jīng)驗。課程設計要求：8行能完成一定功能的機器語言程序進行驗證。課程設計完成的內(nèi)容系統(tǒng)的總體設計，畫出模型機數(shù)據(jù)通路框圖；微程序控制器的設計，包括設計所有機器指令的微程序流程圖；設計微指令格式（建議采用全水平型微指令），設計微程序代碼表（和微指令格式來設計）；根據(jù)設計的指令格式，將匯編語言源程序手工轉(zhuǎn)換成機器語言源程序畫出模型機的原理圖；畫出模型計算機指令執(zhí)行波形圖課程設計報告內(nèi)容：、系統(tǒng)主要功能A、數(shù)據(jù)格式8格式如下：7 6 5 4 3 2 1 0符號位符號位尾數(shù)B、指令格式本設計CPU指令系統(tǒng)中使用5條機器指令，其格式與功能說明如下：表1模型機指令系統(tǒng)及指令編碼形式助記符機器指令碼Addr地址碼功能說明IN20H“INPUT”中的數(shù)據(jù)→R0ADD addr40HXXHR0+[addr]→R0STA addr60HXXHR0→[addr]OUT addr80HXXH[addr]→BUSJMP addrA0HXXHaddr→PCWord完美格式可編輯版IN（字長為8入到R0ADD指令為雙字長指令，第一個字為操作碼，第二個字為操作數(shù)地址，其功能是將R0寄存器的內(nèi)容與內(nèi)存中地址為A的數(shù)相加，結(jié)果存放在R0寄存器中。STA能是將R0OUT將內(nèi)存中以第二個字為地址的內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)讀出到數(shù)據(jù)總線，顯示之。JMP能是程序無條件轉(zhuǎn)移到第二個字指定的內(nèi)存單元地址。、總體設計（據(jù)通路）。總體設計的主要步驟如下：A以便確定各器件的類型和數(shù)量；BC、檢查全部指令周期的操作序列，確定所需要的控制點和控制信號；D、檢查所設計的數(shù)據(jù)通路，盡可能降低成本，簡化線路，優(yōu)化性能。行，接入總線的器件都要有三態(tài)輸出，以便與總線連接。圖1.系統(tǒng)總體框圖（數(shù)據(jù)通路圖）Word完美格式可編輯版、微程序控制器圖1中各功能器件上標注的控制信號，就是微程序控制器設計的依據(jù)。A、微指令格式微指令格式采用水平型微指令格式，微指令格式如下：31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16

S2

S0

Cn

LDRLDDR115

13

11 10 9 8

6 4 5

2 1 0LDDDILDAALU0-SW-PC-RA-DPP1 ****A4UA3UA2UA1UA0各字段說明如下：uA4~uA0S3S2S1ALU16種算術(shù)操作或16中邏輯操作中的某一種操作。M：微程序控制輸出的ALU操作方式選擇信號。M=0執(zhí)行算術(shù)操作；M=1執(zhí)行邏輯操作。CnCn=1表示ALU運算時最低位有進位；Cn=0則表示無進位。LOAD：PC程序計數(shù)器初始值裝載信號WE：WE=0.存儲器讀；WE=1，存儲器寫。LDR0：R0通用寄存器裝載信號LDDR1：DR1暫存器裝載信號LDDR2：DR2暫存器裝載信號LDIR：IR寄存器裝載信號LDPC：PC程序計數(shù)器自動加一信號LDAR：AR寄存器裝載信號ALU-B：ALU運算結(jié)果輸出三態(tài)門控信號R0-B：R0輸出三態(tài)門控信號SW-B：SW輸出三態(tài)門控信號PC-B：PC輸出三態(tài)門控信號RAM-B：RAM輸出三態(tài)門控信號P1：微程序分支處的判別測試。P1=1，控制器對當前的機器指令進行翻譯。******：無定義，備用B、微程序控制器微指令長度為31位，據(jù)此可以確定控制存儲器的字長也應為31位。微指令Word完美格式可編輯版的微地址單元填進去，以免后面的設計中重復使用，以致造成設計錯誤。當擬定“取指”微指令時，該微指令的判別測試字段應指明P1測試。“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，P1測試的結(jié)果導致微程序出現(xiàn)多路分支。在本模型機中，只擬設計5條機器指令，故用指令寄存器的前3位（IR7-IR5）作為測試條件，微程序可以實現(xiàn)8路轉(zhuǎn)移，但我們只用到前5路分支后的微地址分別定為00100B-10100B（即04H-14H）。C、微程序流程圖：運行微程序運行微程序00PCBUSBUSARPC+101RAMBUSBUSIRIN04SWR0ADDSTAP(1)OUTJMP08PC+10CPC+110PCARPC+114PCARPC+10009RAMBUSBUSAR0DRAMBUSBUSAR11RAMBUSBUSAR15RAMBUSBUSPC0ARAMBUSBUSDR21EROBUSBUSRAM12RAMBUS000BR0DR100000F(DR0)+(DR1)R000圖2.微程序流程圖E、微代碼表設計如下：Word完美格式可編輯版地址******S******3S2S1S0CnLOWELDLDLDLDLDALR0SWPCRALDP1UAUAUAUAUA******ARDDIAU|||MP*43210************D0R1R2RR|BBBB|BC*00000228101111000004140111100002040041100000228981111100000210A911110A000018110B11100001080FB111111003819000F1111110C0000122118D1110D000022110E111000040800E1110000229101111110000210E1111111000001002110000810F4111111100080100511F、微程序控制器的邏輯結(jié)構(gòu)框圖Word完美格式可編輯版匯編語言測試程序根據(jù)指令系統(tǒng)編寫匯編語言測試程序。IN；ADD10H；STA11H；OUT11H；JMP00H；機器語言測試程序助記符INADD 10HRAM助記符INADD 10HRAM地址000102機器代碼204010功能說明SW→R0R0+[10H]→R0STA 11HR0→[11H]OUT 11H[11H]→BUSJMP 00HAddr→PC036004110580061107A00800Word完美格式可編輯版***10***********65H**********************11****************************************************