计算机组成原理课程设计-基本模型机的设计--不带进位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15课程设计说明书1.题目：基本模型机的设计——不带进位与或运算指令的实现2.设计的目的及设计原理2.1设计的目的运用所学的知识，通过使用软件HKCPT掌握各个单元模块的工作原理将其组成完整的系统，并了解程序编译、加载的过程，以及通过微单步、单拍调试理解模型机中的数据流向。本实验主要是设计不带进位与或运算指令的实现，将汇编语言程序设计，数字逻辑与或运算原理以及计算机组成原理3方面的知识结合到一起利用此软件平台实现连续几个数的不带进位的与或运算，从而了解逻辑运算运算单元的运行过程。2.2设计的原理2.2.1计

2、算机中CPU是核心，它是通过指令和微指令的执行来工作的。指令是计算机要完成的某一项功能。它对应到执行的过程中是一段微程序。一段微程序含多条为指令，而一条微指令又含多个微命令。一个微命令驱动某个硬件部件执行某种操作。通过这样一个关系，从而达到由计算机指令来驱动计算机各个硬部件的协调工作以实现一条指令的执行。2.2.2在各个模块中，各模块的控制的控制信号都是手动模拟产生的。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，实现特定指令的功能。在本实验平台中，模型机从内存中取出、解释、执行机器指令都将由微指令和之相配合的时序来完成，即一条机器指令对应一

3、个微程序。3.模型机的逻辑框图武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书15其中运算器由2片74L181构成8位字长的ALU单元。2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，那来自数据总线的数据打入锁存器DR1。同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿4.指令系统及其指令格式4.1指令系统此次实验涉及的指令有以下几种：MOVA,#data将立即数传递到累加器A中MOVRI,#data将立

4、即数传递到寄存器RI中ADDA,RI加法运算指令SUBA,RI减法运算指令ORLA,#data逻辑或指令ANLA,#data逻辑与指令STAaddr将寄存器中内容写入存储器中HALT停机指令指令系统如下表：指令助记符指令功能指令编码微周期微操作武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书15取指微指令T0PC->地址总线->RAMRAM->数据总线->IR1ADDA.R0ADDA.R1ADDAR2ADDA,R3(A)+(RI)→A0C0D0E0FT0T1T2T3A→数据总线→DR1RI→数据总线→DR2ALU→数据总线→A、置CY取指微指令SUBA.

5、R0SUBA,R1SUBA.R2SUBA.R3(A)-(RI)→A1C1D1E1FT0T1T2T3A→数据总线→DR1RI→数据总线→DR2ALU→数据总线→A、置CY取指微指令MOVA,#dataData→A5FT0T1RAM→数据总线→A取指微指令MOVR0,#dataMOVR1,#dataMOVR2,#dataMOVR3,#dataData→(RI)6C6D6E6FT0T1RAM→数据总线→RI取指微指令STAaddr(A)→addr8FT0T1T2RAM→数据总线→IR2IR2→地址总线，A→RAM取指微指令ORLA,#data)A)或dat

6、a→ACFT0T1T2T3A→数据总线→DR1RAM→数据总线→DR2ALU→数据总线→A取指微指令ANLA,#data(A)或data→ADFT0T1T2T3A→数据总线→DR1RAM→数据总线→DR2ALU→数据总线→A取指微指令HALT停机FFT0停机4.2指令格式武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书15一般指令由操作码和操作码组成，如下所示：操作码地址码此实验所涉及指令的格式如下：MOV指令采用双字节指令，其格式如下：76543210操作码××RiDataMOV指令采用单字节指令，其格式如下：76543210操作码ARiADD指令采用

7、单字节指令，其格式如下：76543210操作码RiASUB指令采用单字节指令，其格式如下：76543210操作码RiAORL逻辑或指令采用单字节指令，其格式如下：76543210操作码AdataANL逻辑与指令采用单字节指令，其格式如下：76543210操作码AdataSTA取数据指令，其格式如下：76543210操作码××××data武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书15addr停机指令（HALT），其格式如下：76543210操作码××××5.微程序的设计及其实现的方法5.1微程序入口地址的形成在本实验平台的硬件设计是采用的24位微指令

8、，若微指令采用全水平不编码纯控制场的格式，那么至多可有24个微操作控制信号，可由微代码直接实现。若采用多组编