不带进位的与或运算指令的实现

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1、武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书模型机的总体设计－不带进位的与或运算指令的实现1课程设计题目不带进位的与或运算指令的实现2问题描述掌握各个单元模块的工作原理，进一步将其组成完整的系统，构造成1台基本的模型计算机在本实验中，将规划读/写内存、寄存器、数值计算等功能，并且编写相应的微程序。请具体上机调试各个模块单元以进一步掌握整机的概念。利用构造的模型机实现不带进位的与或运算，使用软件HKCPT调试并执行一段程序，了解程序的编译、加载过程。通过微单步，单拍调试，理解模型机中的数据流向。3设计说明3.1设计原理在各个模块实验中，各模块的

2、控制的控制信号都是由实验者手动模拟产生的。而在真正的实验系统中，模型机的运行是在微程序的控制下进行的，可实现特定指令的功能。在本实验平台中，模型机从内存中去出、解释、执行机器指令将由微指令和与之相配合的时序来完成，即1条机器指令对应1个微程序。3.2模型机逻辑框图根据设计的要求以及试验器材的逻辑组合，构造模型机逻辑框图如图1所示。18武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书ALU微程序存储器微地址ADDRESSBUSPC—OIR—OMCKMLDIRICKEIR1WMRMEMCKIR2CKEIR2PCCKELPBUSDATA寄存器组R3R2

3、R1R0SBSAWRRRRA-OALU-OZDCYRACKERAX1X0EDR2DR2CKEDR1DR1KDR1DR2累加器A374244244161*2PC244374IR2244RAM程序374指令寄存器6264*3指令译码163*2微地址寄存器374374374图1模型机逻辑框图简单的模型计算机是由算术逻辑运算单元，微程序单元，堆栈寄存器单元，累加器，起停单元，时序单元，总线和存储器单元组成的。在累加器中，将要实现RAM的读/写指令，寄存器的读/写指令,跳转指令.AUL的加减,与或指令.把通用寄存器作为累加器A进行左,右移等指令,整体构

4、成一个单累加器多寄存器的系统。3.3设计指令系统3.3.1指令类型试验平台内采用的是8位数据总线和8位总线方式，在设计中主要使用以下指令：（1）算术/逻辑运算类指令，例如加法、减法、取反、逻辑运算：ADDA,RI,SUBA,RI.（2）移位操作类指令，例如，带进位或不带进位的移位指令：RRCA,RRA（3）数据传送类指令，例如，ＣＰＵ内部寄存器之间数据传递：18武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书MOVA,RIMOVRI,A（4）存储器操作类指令，存储器读/写指令。把内存某单元内容写入寄存器中或寄存器中的内容写入存储器，例如：LDAA

5、DDRSTAADDR3.3.2操作数寻址方式及编码（1）直接地址寻址例如，双字节指令：LDAADDR(ADDR)->ASTAADDR(A)->ADDR第1字节第2字节I7I6I5I4I3I2I1I0A7A6A5A4A3A2A1A0操作码操作数地址（2）寄存器直接寻址指令字节中含有寄存器选择码，决定选哪个寄存器进行操作。例如，单字节指令：MOVA,Ri(Ri)->A单字节I7I6I5I4I3I2I1I0操作码与Ri选择码例如，双字节指令：MOVRi,#datadata->Ri第1字节第2字节I7I6I5I4I3I2I1I0D7D6D5D4D3D

6、2D1D018武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书（3）寄存器间接寻址例如，但字节指令：MOVA,@Ri(Ri)->ARi选择码I7I6I5I4I3I2I1I0(4)立即数寻址例如：MOVA,#DATADA->AMOVRI,#DATADATA->RI第1字节第2字节D7D6D5D4D3D2D1D0I7I6I5I4I3I2I1I03.4设计微程序及其实现方法在本实验平台的硬件设计中，采用24位微指令，若微指令采用全水平不编码纯控制场的格式，那么至多有24个微操作控制信号，可由微代码直接实现。如果采用多组编码译码，那么24位微代码通过二进

7、制译码可实现2的n次幂个互斥的微操作控制信号。由于模型机指令系统规模较小，功能也不太复杂，所以采用全水平不编码纯控制场的微指令格式。在模型机中，用指令操作码的高4位作为核心扩展成8位的微程序入口地址MD0~MD7，这种方法称为“按操作码散转”，如下表所示：按操作码换散指令操作码微程序首地址MD7，MD6I7I6I5I4MD1、MD0MD7~MD0000001003H000011007H18武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书00010100BH00011100FH001001013H001011017H00110101BH001111

8、01FH010001023H010011027H01010102BH01011102FH011001033H011011037H01110103BH01111103