计算机组成原理课程设计--指令扩展设计

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1、计算机科学学院课程设计报告课程计算机组成原理题目的实现（指令扩展）年级2009级专业计算机科学与技术学号学生多啦小鹏任课教师2012年2月28日11课程设计题目的求值（指令扩展）验收时间2012年2月27日验收地点指导教师小组成员具体分工备注无分工课题总体设计思想概述基于TH-UNION教学机的机器指令指令设计，在现有的TEC-2000教学机系统上，扩展已有指令之外的指令，并在系统监控程序中扩展相应的汇编指令，熟悉掌握指令格式、指令操作码、指令功能。明白其内部原理，清楚机器指令和微命令的关系，设计出合理的扩展指令即单个或多条微命令组成的微程序，并写出相应的测试指令的汇编程序，调试并

2、优化扩展指令，到最终完成优化后的扩展指令。课题设计目的和原理实验目的：通过对本次的课程设计，进一步熟练掌握计算机各功能部件的内部构造和相互之间的联系（部件配置、相互连接和作用）、各功能部件的性能参数的相互匹配、机器指令级的各种功能和特性。实验原理：机器指令由微指令组成，而一条微指令由微命令和下地址两个字段组成。通过重写ROM芯片，扩展新的指令。不同的控制信号的组合可以达到相应的功能，从而实现扩展新指令。11课题设计方案1、课题设计方案1.1、基础知识和熟悉平台首先、熟悉平台，了解设计指令的平台操作和各个部分模块功能，如图：微命令写入到ROM中模块：测试查看当前微指令地址等各寄存器的

3、值：扩展指令，学习指令的格式，类型，寻址方式为后面实践动手打下理论基础，教学机器指令格式如图：操作码DRSRI/O端口地址/相对偏移量立即数/直接内存地址/变址偏移量根据不同的标准，16位机的指令可划分为不同的指令：①指令长度区分，有单字指令和双字指令，也允许定义和使用三字指令。②操作数的个数，有双操作数指令、单操作数指令和无操作数指令。③寻址方式区分，寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即数寻址、直接寻址、变址寻址、相对寻址等寻址方式。11课题设计方案微指令是由微命令和下地址两个字段组成的，所以要进一步了解微命令。微命令控制信号等各个部件的联系。要知道了各个控制位的功能。了解和学习基础

4、知识，又熟悉了仿真软件的使用，可以进行下一步找出问题，设计指令解决问题。1.2、问题设计与分析问题提出实现的求值，即=2+2+2+……+2实现文字描述：把1放到DR和R11中，n值（即SR中的数值）放到寄存器R14中，R14控制循环次数，进入扩展的指令时要保存R5即PC值到R15寄存器，当指令结束时用于恢复PC值。将R11中的值乘以2，循环一次，结果加上DR中的值放入到DR中。1.3、指令设计过程指令常用类型（只写出部分类型）平台种类操作数长度指令格式指令举例TEC200016位121OPDR,SROPDR,[SR]OP[DR],SRaddR0,R1ldrrR2,[R3]strr[

5、R4],R52311OP[DR],0000decR04122OPDR,ADDROPDR,DATAOPADDR,SRldraR0,1000hmvrdR1,2000hstra3000h,R2我们选用指令类型41，两个操作数，OPDR，DATA。将1.2中的文字说明转换为表格形式，说明数据流向和操作。如下图：编号数据即操作1DATA放入到DR中2DATA放入到R11中3DATA放入到R144DR减去R11结果到R15将DR值加1，即置16R11减去R14结果到R17R11加上1结果到R118将R5值放入到R15中9将R14自减110判断是否跳转且恢复R511将R11中的数左移1位1112

6、将R11加到DR中11课题设计方案1.4、指令详细说明参数设置：文件名称为：zpzp.asm设置指令名称，类型，入口地址。文件（zpzp.asm）内容:zp0100101041说明：zp为扩展指令名称，入口地址，指令类型微命令详细说明：对寄存器R11，R14，R15值放入到堆栈中，再恢复数据。地址功能下址地址功能下址4apush010010115epop17010111114bR11010011005fR151c011000004cpush0100110160pop011000014dR140100111061R14011000104epush0100111162pop011000

7、11核心微命令:地址功能下址501Dmvrd0101000151DR<--SR0101001052R11<--SR0101001153R14<--SR0101010054subDR-R110101010155incDR+10101011056subR11-R140101011157incR11+10101100058R15<--R50101100159decR14010110105ajrnz且R5<--R15010111105bshlR11010111005caddR