嵌入式CISC模型机设计.docx

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1、目录1：课程设计题目12：嵌入式CISC模型机数据通路框图13：操作控制器的逻辑框图14：模型机的指令系统和所有指令的指令格式25：所有机器指令的微程序流程图或CPU操作流程图36:操作控制器单元47：嵌入式CISC模型计算机的顶层电路图68：汇编语言源程序69：机器语言源程序710：机器语言程序的功能仿真波形图及结果分析811：进行时序仿真是芯片的引脚分配812：故障现象和故障分析813：软件清单，含各个部件的VHDL源程序(.VHD)或图形描述文件(.gfd)813.1:ALU单元813.2:状态条件寄存器单元1113.3:暂存寄存器单元1213.4:3选

2、1数据选择器1313.5：5选1数据选择器1413.6:程序计数器单元1513.7:地址寄存器单元1713.8:主存储器单元1713.9:指令寄存器单元1813.10:时序产生器单元1913.11:微程序控制器单元2013.11.1:地址转移逻辑电路2113.11.2:微地址寄存器2313.11.3:微地址转换器2513.11.4:控制存储器2613.11.5:微指令寄存器2813.11.6:微地址转换器3013.11.7:指令代码转换器31311：课程设计题目设计一台嵌入式CISC模型计算机：采用定长CPU周期、联合控制方法，并完成一定功能的机器语言源程序进

3、行验证，机器语言源程序功能如下：输入5个有符号整数（8位二进制补码表示），求所有正数的平方和并输出显示。2：嵌入式CISC模型机数据通路框图模型机由CISC微处理器、地址寄存器AR、ROM存储器组成。微处理器有算数逻辑单元ALU、状态条件寄存器、累加器AC、数据暂存器R、通用寄存器R0~R3、程序计数器PC、指令寄存器IR、操作控制器和时序产生器组成。模型机数据通路如图2-1所示：图2-1模型机数据通路框图说明：外部时钟信号上边沿有效。3：操作控制器的逻辑框图微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑电路三大部分组成，其中微指令寄存器分为微地址寄

4、存器和微命令寄存器两部分。微程序控制器在T4内形成微指令的微地址，并访问控制存储器，在T2的上边沿到来时，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。微程序控制器组成原理框图如下图3-1所示。31图3-1微程序控制器组成原理框图4：模型机的指令系统和所有指令的指令格式为了完成求和功能，系统设计了9条指令：IN（输入指令），MOV（将一个数送入寄存器），CMP（完成比较功能），JB（小于等于跳转），ADD（两数相加），DEC（自减1），JMP（无条件跳转），MUL(两数相乘)，OUT（输出）。助记符号指令格式功能INRd1000××Rd将

5、数据存到Rd寄存器OUTRs1111Rs××(Rs)→LEDADDRs,Rd1100××Rd(Rs)+(Rd)→RdCMPRs,Rd1010RsRd(Rs)-(Rd),锁存CY和ZIDECRd1101××Rd(Rd)+1→RdMOVRd,data1001××Rddatadata→RdJMPaddr1110××××addraddr→PCJBaddr1011××××addr若小于，则addr→PCMULRs,Rd0001RsRd(Rs)(Rd)→Rd说明：①对Rs和Rd的规定：31Rs或Rd选定的寄存器00R001R110R211R3②模型机规定数据的表示采用定点

6、整数补码表示，单字长为8位，其格式如下：76543210符号位尾数5：所有机器指令的微程序流程图或CPU操作流程图微程序控制器的设计过程如下：（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，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）。31DECJMPADDJBCMPMOVINMULFS=1FS=03020071312060F05040316150E0D0

7、C0B0A0908020001PC→ARPC+1READMBUS→IRP(1)Rs→LEDPC→ARPC+1Rd→BUSBUS→ACRS→BUSBUS→ACPC→ARPC+1Rs→BUSBUS→ACPC→ARPC+1SW→BUSBUS→RdRS→BUSBUS→ACROM→BUSBUS→PCAC-1→BUSBUS→RdRd→BUSBUS→DRRd→BUSBUS→DRROM→BUSBUS→RdRd→BUSBUS→DRP(2)ROM→BUSBUS→PCAC+DR→RdAC→DR锁存FC、FZACDR→Rd00000000000000000000OUT6:操作控制器单

8、元（1）设计微指令格式和微指令代码表C