单寄存器加法带进位左移位存数等指令实验计算机设计

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1、目录1.实验计算机的设计………………………………………………………………….............11.1设计目的11.2设计要求11.3设计设备21.4模型机结构设计21.5指令系统的设计41.6微指令的格式设计及微操作控制部件的组成原理51.6.1微指令的格式....................................................................................................51.6.2微操作控制信号功能51.6.3微程序的控制方式设计61.6.4微程序控制部件

2、组成原理71.7微程序设计81.7.1微指令流程图81.7.2微程序中各微指令的二进制编码和十六进制编码91.8编写调试程序101.8.1调试程序的微代码101.8.2调试程序的机器代码122.实验计算机的组装...............................................................................................................133.实验计算机的调试143.1调试前准备工作143.1.1写入微代码143.1.2读微代码及校验微代码153.1.3写

3、机器指令163.1.4读机器指令及校验机器指令173.1.5运行程序173.2调试步骤和调试结果183.2.1调试步骤操作183.2.2结果显示183.3分析结果是否正确193.4设计困难和心得体会204.参考文献211.计算机的设计1.1设计目的：EL-JY-II型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等）、组装、调试三个步骤完成一台微程序控制的简单实验计算机的研制。1.2设计要求：1、掌握实验计算机的整机结构。熟悉实验计算机的组装和调试方法。2、设计如下几条机器指令的格式，

4、指令格式可以采用单字长或双字长设计。输入输出指令：IN#DATA，R0（功能DATA->R0）OUTADDR（功能（ADDR）->LED输出）算术加法运算指令：ADDR0，ADDR（功能R0+（ADDR）->R0）带进位左移位运算指令：RLCR0（功能R0的值带进位循环左移一位->R0）存数指令：STAR0，ADDR（功能R0->ADDR）转移指令：JMPADDR（功能ADDR->PC）3、设计微指令的格式,编写上述每条机器指令所对应的微程序，并上机调试。4、通过如下程序的编写调试，验收机器指令、微指令、微程序的设计结果。IN#data，R0ADD

5、R0，addr1RLCR0STAR0，addr2OUTaddr2JMP00HAddr1:XXAddr2:XX1.3设计设备：EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。1.4模型机结构设计：此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。1.运算器又是有299，74LS181完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，及三个通用寄存器R0，R1，R2等组成。2.控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。3.存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程

6、序的的存放功能的。4输入设备是由置数开关SW控制完成的。5.输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的数据总线(D_BUS)74299LPC299-G程序计数器PCALU-GLOADPC-GMCNALUS3S2S1S0数据暂存器LT1数据暂存器LT2LAR地址寄存器地址总线（ADDR_BUS）LDR1LDR2存储器(MEM)READWRITE寄存器R0微控器脉冲源及时序LDR0R0-G指令寄存器C-GLDIR输入设备W/R控制门输出设备数据D-G控制信号图1-1模型机结构框图图1.1中运算器ALU由U7--U10四片74LS181构成，暂存器1由

7、U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。微控器部分控存由U13--U15三片2816构成。除此之外，CPU的其他部分都由EP1K10集成。存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H--FFH。输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。在开关方式下，输入设备由16位电平开关及两个三态缓冲芯片74LS244构成，当DIJ-G为低电平时将16位开关状态送上数据总线。在键盘方式或联机方式下，数据可由键盘

8、或上位机输入，然后由监控程序直接送上数据总线，因而外加的数据输入电路可以不用。本系统的数据总线为16位，指令、地址和程序计