中央处理器微程序控制器设计详解及五种寻址方式

"本篇文档是关于计算机组成原理课程设计中的一项具体任务——微程序控制器设计。设计的目标是构建一个指令系统，它能执行常见的数据传输、算术运算以及控制转移，支持累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址和立即数寻址等多种寻址方式。设计的关键组成部分包括： 1. 控制信号： - XRD：外部设备读信号，用于从指定外设读取数据。 - EMWR和EMRD：程序存储器的写入和读取控制信号。 - PCOE：程序计数器PC值送到地址总线的功能。 - EMEN：控制数据总线DBUS与程序存储器EM的连接，实现数据交换。 - IREN：将程序存储器中的数据放入指令寄存器和微指令计数器。 - EINT：中断处理时清零中断响应和请求标志。 - ELP：控制程序的跳转，与指令寄存器的某些位相关。 - MAREN：地址寄存器MAR的数据发送至地址总线。 - MAROE：将地址寄存器的值写入地址总线。 - OUTEN：数据总线上的数据写入输出端口寄存器。 - STEN：数据存入堆栈寄存器ST。 - RRD和RWR：读写寄存器组R0-R3，由指令确定目标寄存器。 - CN：决定运算器是否带进位。 - FEN：将标志位存入ALU的标志寄存器。 - X2、X1、X0：三位组合的译码器，用于选择数据传输的寄存器。 2. 指令格式： - 实验中使用的五条基本机器指令包括：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存储）、OUT（输出）和JMP（无条件转移），它们有明确的指令码表示，例如ADD指令带有地址字段。 通过这个设计，学生将深入了解指令集架构、微程序设计原理，以及数据路径、控制逻辑和指令执行流程等核心概念。设计过程不仅锻炼了逻辑思维和编程能力，还对CPU的内部结构有了深入理解。完成这样的项目将有助于提升对计算机硬件底层工作的认识，并为后续的系统设计和优化打下坚实基础。"