桂林电子科技大学系统实验报告

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1、计算机组成系统实验课程设计报告题目嵌入式CISC模型计算机设计（B类）院（系）：研究生学院专业：计算机应用技术学生姓名：周洁学号：102031129指导教师：陈智勇职称：副教授2011年05月22日目录1.1实验题目11.1.1实验的题目11.2实验的具体步骤11.2.1CISC模型机数据通路框图11.2.2操作控制器的逻辑结构框图11.2.3机器指令格式和指令系统11.2.4时序产生器电路21.2.5微程序流程图21.2.6操作控制器单元（即微程序控制器）31.2.7嵌入式CISC模型计算机的顶层电路图51.2.8汇编语言源程序51.2.9机器语言源程序51.

2、2.10机器语言源程序的功能仿真波形图及结果分析61.2.11故障现象和故障分析61.2.12心得体会61.2.13软件清单71.1实验题目1.1.1实验的题目设计一台嵌入式CISC模型计算机（采用定长CPU周期），并运行能完成一定功能的机器语言程序进行验证，程序功能为：输入包含10个整数（8位二进制补码表示）的数组M（不采用RAM），输出最小负数。(要求采用p3测试)1.2实验的具体步骤1.2.1CISC模型机数据通路框图说明：范例中设计时，外部时钟信号上边沿有效。1.2.2操作控制器的逻辑结构框图说明：在T4内形成微指令的微地址，并访问控制存储器，在T2的上

3、边沿到来时，将读出的微指令打入微指令寄存器，即图中的微命令寄存器和微地址寄存器。-21-1.2.3机器指令格式和指令系统由此可见，本模型机中的指令系统中共有8条基本指令，下表列出了每条指令的格式、汇编符号和指令功能。助记符号指令格式功能IN1Rd1000××Rd将数据存到Rd寄存器OUT1Rs1111Rs××(Rs)→LEDCMPRs,Rd1010RsRd(Rs)-(Rd),锁存CY和ZI,SFINCRd1101××Rd(Rd)+1→RdMOVRd,data1001××Rddatadata→RdJMPaddr1110××××addraddr→PCJBaddr10

4、11××××addr若小于，则addr→PCMov1Rs,Rd1100RsRd(Rs)→Rd说明：①对Rs和Rd的规定：Rs或Rd选定的寄存器00R001R110R211R3②模型机规定数据的表示采用定点整数补码表示，单字长为8位，其格式如下：76543210符号位尾数1.2.4时序产生器电路T1、T2、T3、T4与CLR、Q之间的关系图如下图所示：QCLRT1T2T3T4一个CPU周期图一1.2.5微程序流程图微程序控制器的设计过程为：（1）根据指令格式和指令系统设计所有机器指令的微程序流程图-21-，并确定每条微指令的微地址和后继微地址；（2）设计微指令格式

5、和微指令代码表；（3）设计地址转移逻辑电路；（4）设计微程序控制器中的其它逻辑单元电路，包括微地址寄存器、微命令寄存器和控制存储器；（5）设计微程序控制器的顶层电路（由多个模块组成）。00PC→ARPC+102RDMBUS→IR08P(1)OUT1JMPINCMOV2JBCMPMOV1IN10F0E0DOC0B0A0908Rs→BUSBUS→RDRs→LEDRd→BUSBUS→ACRs→BUSBUS→ACPC→ARPC+1PC→ARPC+1PC→ARPC+1SW→BUSBUS→Rd151312060403000000P(3)ROM→BUSBUS→PCRd→BUS

6、BUS→DRROM→BUSBUS→RdAC+1→BUSBUS→Rd0705000000AC-DR锁存FC和FZFS=0FS=1003015ROM→BUSBUS→PC0000图二CISC模型机中所有机器指令的微程序流程图1.2.6操作控制器单元（即微程序控制器）（1）设计微指令格式和微指令代码表CISC模型机系统使用的微指令采用全水平型微指令，字长为25位，其中微命令字段为17位，P字段为2位，后继微地址为6位，其格式如下：2423222120191817161514131211109876543210LOADLDPCLDARLDIRLDRiRD_BRS_BS1S

7、0ALU_BLDACLDDRWRCSSW_BLED_BLDFRP1P2后继微地址由微指令格式和微程序流程图编写的微指令代码表如下所示，在微指令的代码表中微命令字段从左边到右代表的微命令信号依次为：LOAD、LDPC、LDAR、LDIR、LDRi、RD_B、RS_B、S1、S0、ALU_B、LDAC、LDDR、WR、CS、SW_B、LED_B、LDFR。-21-微地址微命令字段P1P2P3后继微地址000000111001100100111100000000100000101001011001001011010000100000001110001110010010

8、110000000000