寄存器算术清零逻辑与输入输出等指令实验计算机设计

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1、沈阳理工大学课程设计专用纸成绩评定表学生姓名班级学号专业计算机科学与技术课程设计题目多寄存器算术清零逻辑与输入输出等指令实验计算机设计评语组长签字：成绩日期2013年月日21沈阳理工大学课程设计专用纸课程设计任务书学院信息学院专业计算机科学与技术学生姓名班级学号课程设计题目多寄存器算术清零逻辑与输入输出等指令实验计算机设计实践教学要求与任务:利用EL-JY-II型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等）、组装、调试三个步骤完成一台微程序控制的复杂实验计算机的设计。具

2、体要求如下：1、掌握实验计算机的整机结构。熟悉实验计算机的组装和调试方法。2、设计如下几条机器指令的格式，指令格式可以采用单字长或双字长设计。算术清零运算指令：CLRrd（功能0->rd）逻辑与运算指令：ANDrs，rd（功能rs∧rd->rd）输入输出指令：IN#DATA，rd（功能DATA->rd）OUTRi（功能Ri的值->LED输出）转移指令：JMPADDR（功能ADDR->PC）3、设计微指令的格式,编写上述每条机器指令所对应的微程序，并上机调试。4、通过如下程序的编写调试，验收机器指令、微指令、微程序的设计结果。IN#data，R0I

3、N#data，R2ANDR0，R2OUTR2CLRR2OUTR2JMP00H工作计划与进度安排:第17周：布置课程设计任务，查阅资料，分组设计，实验室组装与调试。第20周：调试，验收，答辩，编写课程设计报告。指导教师：2013年6月日专业负责人：2013年6月日学院教学副院长：2013年6月日21沈阳理工大学课程设计专用纸目录1.计算机的设计31.1设计目的31.2指令系统的设计31.3微指令的格式设计及微操作控制部件的组成原理31.3.1微指令编码的格式设计31.3.2微操作控制信号的功能41.3.3微程序顺序控制方式设计51.4微程序设计61

4、.4.微程序控制器的原理61.4.2每条指令对应的微程序流程图61.4.3每段微程序中各微指令的二进制编码、16进制编码121.4.4微程序在控存中的存放位置131.5编写调试程序141.5.1具体代码141.5.2地址码和机器码（16进制编码）152.课设计算机的组装153.课设计算机的调试173.1调试前准备173.2调试步骤及调试结果193.3结果分析193.4设计和调试中遇到的困难和心得体会203.4.1课设中遇到的问题困难203.4.2心得体会204参考资料2121沈阳理工大学课程设计专用纸1.计算机的设计1.1设计目的综合运用所学过的

5、计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。掌握运用计算机原理知识解决问题和设计指令程序的能力。通过课程设计的综合训练，培养实际分析问题，编写程序指令和动手能力、团队协作精神，帮助学生系统掌握计算机组成原理课程的主要内容。1.2指令系统的设计00000000指令格式、指令编码、指令助记符、指令功能、操作数的寻址方式如下：表1指令系统的设计框图指令格式指令编码指令助记符指令功能操作数的寻址方式0100010000HIN#data,R0AddrR0寄存器寻址1000011001HIN#data,R2AddrR0寄存器寻址1010001002HSUBR

6、0,R2R0-R2R0寄存器寻址1110100003HRRCR2,R0带进位的逻辑右移R2R0寄存器寻址0000100004HOUTR0R0Addr寄存器寻址0000100005HJMP[00]H无条件跳转AddrPC0000000006H[00]H停机1.3微指令的格式设计及微操作控制部件的组成原理1.3.1微指令编码的格式设计本系统设计的微指令采用水平型微指令格式，字长共24位，其控制位顺序如下：表1.2控制位顺序242322212019181716S3S2S1S0MCnWE1A1B151413121110987654321F1F2F3uA5

7、uA4uA3uA2uA1uA021沈阳理工大学课程设计专用纸其中前18位为操作控制字段和测试字段。uA5-uA0为6位的下地址字段微地址。微指令中的控制位的含义如下：S3、S2、S1、S0、M、Cn是控制运算器的逻辑和算术运算的微命令。表1.3微指令中的控制位S3S2S1S0MCn0000000001100101020011110300000104000011WE是写内存的微命令，状态“1”有效。1A、1B是输入电路选通、内存RAM选通、输出LED选通控制微命令，分别对应状态“11”、“10”、“01”。状态“00”为无效。F1、F2、F3为三个

8、译码字段，分别由三个控制位经指令译码电路74138译码输出8种状态，前7种状态分别对应一组互斥性微命令中的一个，状态“111”为无效。F