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1、东北大学秦皇岛分校计算机与通信工程学院计算机组成原理课程设计专业名称计算机科学与技术班级学号学生姓名指导教师设计时间2014.12.23~2015.1.3课程设计任务书专业：计算机与通信工程学院学号：学生姓名：设计题目：一、设计实验条件808实验室二、设计任务及要求1.7号指令；2.14号指令；3.28号指令；4.33号指令；5.机器周期产生电路；6.74ls139译码器。设计要求独立设计一台模型计算机中的部分指令及一些数字电路部件。三、设计报告的内容1.设计题目与设计任务题目：指令系统及ALU设计1.7号，14号
2、，28号，33号指令设计；2.机器周期产生电路；3.74LS139译码器。2.前言（绪论）加强对计算机组成原理的理解，并将理论和时间结合在一起，在实践中体会设计和学习的乐趣，并进一步了解计算机各个模块的原理。3.设计主体【课程设计内容】1.指令系统设计第7号指令：助记符：ADDA,EM格式：操作码和地址码操作码：ADD地址码：A,EM功能：将存储器EM地址的值加入累加器A中寻址方式：直接寻址第14号指令：助记符：SUBA,@R?格式：操作码和地址码操作码：SUB地址码：A,@R?功能：从累加器A中减去间址存储器的值
3、寻址方式：寄存器间接寻址第28号指令：助记符：ORA,#II格式：操作码和地址码操作码：OR地址码：A,#II功能：累加器A“或”立即数II寻址方式：立即数寻址第33号指令：助记符：MOVR?,A格式：操作码和地址码操作码：MOV地址码：R?,A功能：将A中的值送入R?中寻址方式：寄存器间接寻址2.模型机硬件设计：题目：机器周期产生电路功能：设计电路，实现A、B类指令分别有2和4个机器周期。3.逻辑电路设计：题目：74LS139译码器。功能：实现双二—四译码器机器周期ABCYACYBCYA‘CYB’CYACYBCY
4、A’CYB’M000110001M10110M21011M311001110【系统设计】1.模型机逻辑框图图1图2图32.指令系统设计第7号指令：ADDA,EM指令类型：算术运算指令寻址方式：直接寻址指令格式：001110XX操作码及寻址类型第14号指令：SUBA,@R?指令类型：算术运算指令寻址方式：寄存器间接寻址指令格式：001101XX操作码及R？的选择00,01,10,11第28号指令：ORA,#II指令类型：逻辑运算指令寻址方式：立即数寻址指令格式：010111XX操作码第33号指令：MOVR?,A指令类
5、型：数据传送指令寻址方式：寄存器间接寻址指令格式：001001XX操作码及R?的选择00,01,10,113.微操作控制信号1、XRD：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。2、EMWR：程序存储器EM写信号。3、EMRD：程序存储器EM读信号。4、PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上(MAR)。5、EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR和EMRD决是将DBUS数据写到EM中，还是从EM读出数据送到DBUS。6、IREN：将程序存储器EM读出的数据
6、打入指令寄存器IR。7、EINT：中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。8、ELP：PC打入允许，与指令寄存器IR3、IR2位结合，控制程序跳转。9、FSTC：进位置1，CY=110、FCLC：进位置0，CY=011、MAREN：将地址总线ABUS上的地址打入地址寄存器MAR。12、MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。13、OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里。14、STEN：将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。15、RRD：读寄存器组R0-R
7、3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。16、RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。17、CN：决定运算器是否带进位移位，CN=1带进位，CN=0不带进位。18、FEN：将标志位存入ALU内部的标志寄存器。19、WEN：将数据总线DBUS的值打入工作寄存器W中。20、AEN：将数据总线DBUS的值打入累加器A中。21-23:X2~X0：X2、X1、X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的寄存器。24-26:S2~S0：S2、S1、S0三位组合决定ALU做何种运算。4.指令执行流程
8、编号助记符功能机器码周期总数CT节拍数微操作控制信号涉及的硬件1_FATCH_取指令000000XX10T2PC→MARPCOE,MARENPC,MAR,EM,W,IRT1EM→WEMEN,EMRD,WENT0W→IRIRENPC+17ADDA,EM将存储器EM地址的值加入累加器A中001110XX111T7PC→MARPOCE,MARENPC,MAR,EM
