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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指令系统及数据总线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.1.5-.1.8东北大学秦皇岛分校课程设计任务书专业：计算机科学与技术学号：学生姓名：设计题目：指令系统及数据总线设计一、设计实验条件综合楼试验室808硬件：PC机软件：XilinxISEModelSim编程语言：VHDL二、设计任务及要求1.10号指令；2.27号指令；3.35号指令；4.37号指令；5.数据总线DBUS；6.6.74LS138译码器。三、设计报告
2、的内容1.设计题目与设计任务题目：指令系统及数据总线设计1、16位模型机设计－指令系统及计数器设计表1.指令系统设计指令编号指令助记符机器码1机器码2指令功能10ADDCA,@R?001001将间址存储器的值加入累加器A中,带进位27ORA,MM011010MM累加器A“或”存储器MM地址的值35MOVMM,A100010MM将A中的值送入存储器MM地址中37READMM100100MM从外部地址MM中读入数据，存入寄存器A中2、模型机硬件设计：数据总线DBUS3、逻辑电路设计：74LS138译码器2.
3、前言1.融会贯通计算机组成原理课程的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各个模块的工作原理及相互联系的认识；2.学习运用VHDL进行FPGA/CPLD设计的基本步骤和方法，熟悉EDA的设计、模拟调试工具的使用，体会FPGA/CPLD技术相对于传统开发技术的优点；3.培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计与组装调试的实践经验。3.设计主体【模型机设计】1.指令系统设计：第10号指令：助记符：ADDCA,@R?格式：操作码和地址码操作码：ADDC地址码：A,@R?功能：将间址存储器的值加入累加器A中
4、,带进位寻址方式：直接寻址第27号指令：助记符：ORA,MM格式：操作码和地址码操作码：OR地址码：A,MM功能：累加器A“或”存储器MM地址的值寻址方式：直接寻址第35号指令：助记符：MOVMM,A格式：操作码和地址码操作码：MOV地址码：MM,A功能：将A中的值送入存储器MM地址中寻址方式：直接寻址第37号指令：助记符：READMM格式：操作码和地址码操作码：READ地址码：MM功能：从外部地址MM读入数据，存入累加器A中寻址方式：直接寻址【系统设计】1.模型机逻辑框图图1整机逻辑框图图2芯片引脚逻
5、辑框图图3CPU逻辑框图【设计指令系统】1、指令系统设计表2第10条指令：ADDCA，@R？指令类型：算术运算符寻址方式：寄存器直接寻址第27条指令：ORA,MM指令类型：逻辑运算指令寻址方式：存储器直接寻址第35条指令：MOVMM,A指令类型：数据传送指令寻址方式：存储器直接寻址第42条指令：READMM指令类型：读指令寻址方式：存储器直接寻址2、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E
6、M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决定是将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
7、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-R3，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。1
8、9、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。3、指令执行流程表3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000000XX010T2PC→MARPCOEMARENPC,MAR,EM,
