计算机组成原理课程设计报告----复杂模型机.doc

计算机组成原理课程设计报告
复杂模型机的设计与调试
复杂模型机的设计与实现
一、课程设计目的
本课程设计是《计算机组成原理》课程结束以后开设的大型实践性教学环节。通过本课程设计,加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识,特别是对微程序控制器的理解,进一步巩固所学的理论知识,并提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;锻炼计算机硬件的设计能力、调试能力;培养严谨的科学实验作风和良好的工程素质,为今后的工作打下基础。
二、实验设备
pSys12BB计算机组成原理教学实验系统一台,排线若干。
三、设计与调试任务
,用所提供的器件设计一台微程序控制器控制的模型计算机。
,在通用实验台上进行组装,并调试成功。
四、指令格式
模型机设计四大类指令共十六条,其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问存储器及转移指令和停机指令。
(A) 算术逻辑指令
设计9条算术逻辑指令并用单字节表示,寻址方式采用寄存器直接寻址,其格式如下:
D7 D6 D5 D4
D3 D2
D1 D0
OP-CODE
Rs
Rd
其中,OP-CODE为操作码,Rs为源寄存器,Rd为目的寄存器,并规定:
选中的寄存器(Rs或Rd)
R0
R1
R2
寄存器的编码
00
01
10
(B) 访存指令及转移指令
模型机设计2条访问指令,即存数(STA)、取数(LDA)、2条转移指令,即无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC)。其格式如下:
D7 D6
D5 D4
D3 D2
D1 D0
D7····D0
OP-CODE
M
OP-CODE
Rd
D
其中,OP-CODE为操作码, Rd为目的寄存器,D为位移量(正负均可),M为寻址方式,其定义如下:
寻址方式
有效地址
说明
00
E=D
直接寻址
01
E=(D)
间接寻址
10
E=(RI)+D
RI 变址寻址
11
E=(PC)+D
相对寻址
本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。
(C) I/O指令
输入和输出指令采用单字节指令,其格式如下:
D7 D6 D5 D4
D3 D2
D1 D0
OP-CODE
addr
Rd
其中,addr=01 时,表示选中“输入单元”中的开关组作为输入设备,addr=10时,表示选中“输出单元”中的数码管作为输出设备。
(D) 停机指令
这类指令只有1条,即停机指令HALT,用于实现停机操作,指令格式如下:
D7 D6 D5 D4
D3 D2
D1 D0
0 1 1 0
0 0
0 0
五、总体设计
(1)指令系统
本模型机共有16条基本指令。其中,算术逻辑指令9条,访问内存指令和程序控制指令4条,输入输出指令2条,其他它指令1条。表1列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
表1 复杂模型机指令系统
序号
汇编符号
指令格式
功能说明
1
CLR Rd
0111 00 Rd
0→Rd
2
MOV RS,Rd
1000 RS Rd
RS→Rd
3
ADC RS,Rd
1001 RS Rd
RS+Rd+Cy→Rd
4
SBC RS,Rd
1010 RS Rd
RS-Rd-Cy→Rd
5
INC Rd
1011 -- Rd
Rd+1→Rd
6
AND RS,Rd
1100 RS Rd
RS∧Rd →Rd
7
COM Rd
1101 00 Rd
Rd →Rd
8
RRC RS,Rd
1110 RS Rd
RS带进位右循环一位,RS→Rd
9
RLC RS,Rd
1111 RS Rd
RS带进位左循环一位,RS→Rd
10
LDA M,D, Rd
00 M 00 Rd,D
E→Rd
11
STA M,D, Rd
00 M 01 Rd,D
Rd→E
12
JMP M,D
00 M 10 00,D
E→PC
13
BZC M,D
00 M 11 00,D
当CY=1或ZI=1时,E→PC
14
IN addr, Rd
0100 01 Rd
addr→Rd
15
OUT addr, Rd
0101 10 Rd
Rd→addr
16
HALT
0110 00 00
停机
(2)微指令格式
表2 复杂模型机微指令结构图
微程序
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9