學生姓名劉建成計算機科學班級學號課程設計題目評語課程設計任務書：（,,,,實驗計算機的設計整機邏輯框圖設計及整機的邏輯框圖指令系統的設計微操作控制部件的設計微指令編碼的格式設計微操作控制信號設計微程序順序控制方式設計編寫調試程序調試前準備調試步驟和調試結果心得體會實驗計算機的設計整機邏輯框圖設計及整機的邏輯框圖此模型機是由運算器，控制器，存儲器，輸入設備，輸出設備五大部分組成。圖模型機結構圖運算器又是有，完成控制信號功能的算邏部件，暫存器及三個通控制器由程序計數器、指令寄存器、地址寄存器、時序電路、控制存儲器及相應的譯碼電存儲器是通過和兩個微命令來完成數據和程序的的存放功能的。輸入設備是由置數開關控制完成的。輸出設備有兩位數碼管和控制完成的存儲器部分由兩片構成位存儲器，地址總線只有低八位有效，因而其存儲空間為輸出設備由底板上的四個數碼管及其譯碼、驅動構成，當和均為低電平時將數據構成，當為低電平時將位開關狀態送上數據總線。在鍵盤方式或聯機方式下，數據可由鍵盤或上位機輸入，然后由監控程序直接送上數據總線，因而外加的數據輸入電路可以不用。本系統的數據總線為位，指令、地址和程序計數器均為位。當數據總線上的數據打入指令寄存器、地址寄存器和程序計數器時，只有低八位有效。選定寄存器R0R1R2為零或有進位轉移指令指令格式見表存儲器的訪問表：表存儲器的訪問表D尋址模式尋址模式M有效地址E說明注：本機規定變址寄存器R1指定為寄存器R2。且時，將數據送到“輸出顯示電路”中的數碼管顯示。()指令助記符，功能及格式見表：表指令格式匯編符號匯編符號指令的格式INCANDLDABZCHALTDDDDEEEEPCEE地址（二進制）地址（二進制）指令（二進制）指令（十六進制）助記符A2000000000100存儲器讀操作撥動清零開關對地址、指令寄存器清零后，指令譯碼輸入為“”時，按“單步”鍵，可對連續讀操作。存儲器寫操作撥動清零開關對地址、指令寄存器清零后，指令譯碼輸入為“”時，按“單步”鍵，可對連續寫操作。時，按“單步”鍵，即可轉入到第號“取指”微指令，啟動程序運行表本系統的微程序字長共位，其控制順序為“”6uA574uA31uA05uA43uA22uA120M為三個譯碼字段，分別由三個控制位經指令譯碼電路譯碼輸出種狀態，前種狀態分別對應一組互斥性微命令中的一個，狀態“”為無效。字段包含四個測碼測試，使微程序轉入相應的微地址入囗，從而實現微程序的順序、分支、循環運行。控制操作為測試，它以、作為測試條件，出現了寫機器指令、讀機器指令和運行機器指令路分支，占用個固定微地址單元。當分支微地址單元固定后，剩下的其它地方就可以一條微指令占用控存一個微地址單元隨意填寫。令傳送至指令寄存器，這就是“取指”過程。之后必須對操作碼進行測試，根據指令的譯碼將后續微地址中的某幾位強制置位，使下一條微指令指向相應的微程序首地址，這就是“譯碼”過程。然后才順序執行該段微程序，這是真正的指令執行過程。相同的，這些微指令稱為公用微指令。表F1、F2、F3三個字段的編碼方案義微程序順序控制方式設計微程序控制部件組成原理運算器單元()運算器單元由以下部分構成：兩片構成了并－串型位；兩個位寄存器和入，為狀態控制端。的輸出通過三態門連到數據總線上，由控制該三態門。寄存器堆單元()該部分由片位寄存器、、組成，它們用來保存操作數用中間運算結構等。三個寄存器的輸入輸出均以連入數據總線，由和根據機器指令進行選通。指令寄存器單元()指令寄存器單元中指令寄存器（）構成模型機時用它作為指令譯碼電路的輸入，實現程序時序電路單元()用于輸出連續或單個方波信號，來控制機器的運行。微控器電路單元(-)微控器主要用來完成接受機器指令譯碼器送來的代碼，使控制轉向相應機器指令對應的首條微代碼程序，對該條機器指令的功能進行解釋或執行的工作。由輸入的信號控制微代碼的輸出邏輯譯碼單元()用來根據機器指令及相應微代碼進行譯碼使微程序轉入相應的微地址入口，從而實現微程序主存儲器單元()用于存儲實驗中的機器指令。輸入輸出單元()輸入單元使用八個撥動開關作為輸入設備，器后由兩個數碼管顯示其值。控制選通信號。輸出單元將輸入數據置入鎖存圖微程序控制原理圖微程序入口地址形成方法號或特定單元開始的一段控存空間內。每一條機器指令對應著一段微程序，其入口就是初始微地址。首先由“取指令”微程序取出一條機器指令到中，然后根據機器指令操作碼轉換成該指令對應的微程序入口地址。這是一種多分支或多路轉移的情況，常用三種方式形成微程序入口地址。如果機器指令操作碼字段的位數和位置固定，可以直接使操作碼與入口地址碼的部分位相對應。由此可見，相鄰兩段微程序的入口地址相差個單元()二級功能轉移以區分出指令屬于哪一類，如單操作數指令、雙操作數指令等。在每一類機器指令中的操作碼的位()通過電路實現功能轉移可編程邏輯陣列實質上是一種譯碼編碼陣列，具有多個輸入和多個輸出，的輸入是機器操作碼和其他判別條件，的輸出就是相應微程序的入口地址，操作碼的處理更為有效而且轉移速度較快。控存的下地址確定方法需根據其中的順序控制字段的要求形成后繼微指令地址。這種方式和機器指令的控制方式相類似，它也有順序執行、轉移和轉子之分。順序執行時，后繼微地址就是現行微地址加上一個增量通常為“”；轉移或轉子時，由微指令的順序控制字段產生轉移微地址。因此，微程序控制器中應當有一個微程序計數器μ。為了降低成本，一般情況下部是將微地址寄存器μ改為具有計數功能的寄存器以代替μ。在非順序執行微指令時，用轉移微指令實現轉移。轉移微指令的順序控制字段分成兩部分：轉移控制字段與轉移地址字段“起始和轉移地址發生器”的功能有兩個：其一是當一條新的機器指令裝入時，它就形成機器指令的微程序段的起始地址且裝入μ,而且隨著節拍電位信號的到來，μ自動地增加一個增量，以便連續地從中讀出微指令，相應的微操作控制信號按規定順序發送到的各個部分。第二個功能是當微指令指示其測試狀態標志、條件代碼或機器指令的某些位時，它就對指定的條件進行測試，若滿足轉移條件，就把新的轉移地址裝入μ,實現轉移；否則不裝入新地址，微程序?遇到微指令時，就把“取指”微程序的入口地址裝入μ,開始取指令周期；?當一條新的指令裝入時，就把該指令的微程序的入口地址裝入μ;?遇到轉移微指令且滿足轉移條件時，就把轉移地址裝入μ。增量方式的優點是簡單，易于掌握，編制微程序容易，每條機器指令所對應的一段微程序一高微程序的執行速度。()斷定方式格式中，設置一個下地址字段，用于指明下一條要執行一條微指令的地址即下地址字段送μ。它相當于每條微指令都具有轉移微指令的功能。采用這這種控制方式中，微地址寄存器μ有計數的功能斷定方式中的微地址寄存器μ無計數序控制字段一般由兩部分組成：順序地址字段和測試字段。①順序地址字段。可由設計者指定一般是微地址的高位部分，用來指定后繼微地址在中②測試字段。根據有關狀態的測試結果確定其地址值，一般對應于微地址的低位部分，相當于在指定區域內確定具體的分支。所依據的測試狀態可能是指定的開關狀態、指令操作碼、狀態字等。測試字段如果只有一位，則微地址特產生兩路分文；若有兩位，則最多可產生四路分支；依此類推，測試字段為位為最多可產生路分支。③若無轉移要求，則微地址寄存器計數得到后繼微指令的地址。每條指令對應的微程序流程圖:表微指令代碼微代碼（十六進制）微代碼（十六進制）位地址（八進制）位地址（二進制）A（1）具體代碼以每條指令代碼所對應的機器碼（16進制編碼）和地址碼：()每條指令代碼所對應的機器碼和地址碼：連接硬件系統連接硬件系統，如圖連線圖：3．實驗計算機的調試、按照實驗指導說明書連接硬件系統如圖圖、啟動實驗軟件，打開實驗課題菜單，選中實驗課題打開實驗課題參數對話窗口：微指令操作如圖微指令操作圖：啟動實驗軟件，打開實驗課題菜單，選中實驗課題打開實驗課題參數對話窗口：圖微指令操作圖微指令操作:寫在微指令操作編輯框（如圖）中輸入實驗指導書中的微指令程序格式：兩位八進制微地址空格六位十六進制微代碼或直接打開隨機附帶的程序，將實驗箱上的撥至“”寫狀態，然后按寫入按鈕微程序寫入控制存儲器電路讀出按鈕則相應的微代碼顯示在“讀出微代碼”欄中保存按保存按鈕微程序代碼保存在一給定文件中打開按打開按鈕打開已有的微程序文件并顯示在編輯框中圖機器指令操作機器指令操作：寫在機器指令編輯框（如圖）中輸入實驗指導書中機器指令程序格式：兩位十六進制地址空格位或位十六進制代碼或直接打開隨機附帶的程序，將實驗箱上的撥至“”運行狀態，撥動“”開關對地址和微地址清零，然后按寫入按鈕機器指令寫入存儲器電路注：對于位機，十六進制代碼為位；對于位機，十六進制代碼可以是位，也可以是讀將實驗箱上的撥至“”運行狀態，在“讀出指令地址”欄中填入兩位十六進制地址，撥動“”開關對地址和微地址清零，然后按讀出按鈕則相應的指令代碼顯示在“讀出指令代保存按保存按鈕機器指令程序保存在一給定文件中。打開按打開按鈕打開已有的機器指令程序文件并顯示在編輯框中。單步在運行狀態下運行程序前，先撥動“”開關對地址和微地址清零，然后每按一次單步按鈕執行一條微指