没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
首页计算机组成原理课程设计报告.docx
计算机组成原理课程设计报告.docx
需积分: 37 647 浏览量
更新于2023-03-16
评论 3
收藏 2.22MB DOCX 举报
基于TD-CMA 计算机组成原理教学实验系统,设计一个简单的计算机整机系统—模型机,分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理,设计完成以下几条机器指令和相应的微程序,输入程序并运行。 IN R0 ;IN ->R0 SUB 0DH ;R0 - [0DH] -> R0,直接寻址 SHL R0 ;将R0寄存器中的内容逻辑左移 STA 0EH,R0 ;R0->[0EH],直接寻址 LDA 0FH,R0 ;[0FH]->R0,直接寻址 LOP: DEC R0 ;R0-1->R0 BZC EXIT ;当FC或FZ为1时,转到EXIT JMP LOP EXIT: OUT 0EH,R0 ;[0EH]->LED,直接寻址 0DH、0EH、0FH单元内容分别为03H、04H、02H。
资源详情
资源评论
资源推荐

1 设计目的
本设计是学生学习完《数字逻辑》,《计算机组成原理》课程后,进行的一次
全面的综合训练。通过综合设计,加深学生对计算机整机的综合理解,掌握微
程序控制器的组成原理以及微程序的编制、调试技术及模型机设计的基本方法,
强化设计能力和实验动手能力。
2 任务描述,设计设备,设计原理和方法
2.1 任务描述
题目一、简单模型机的组成与程序运行
基于 TD-CMA 计算机组成原理教学实验系统,设计一个简单的计算机整机系
统—模型机,分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工
作原理,设计完成以下几条机器指令和相应的微程序,输入程序并运行。
IN R0 ;IN ->R0
SUB 0DH ;R0 - [0DH] -> R0,直接寻址
SHL R0 ;将 R0 寄存器中的内容逻辑左移
STA 0EH,R0 ;R0->[0EH],直接寻址
LDA 0FH,R0 ;[0FH]->R0,直接寻址
LOP: DEC R0 ;R0-1->R0

BZC EXIT ;当 FC 或 FZ 为 1 时,转到 EXIT
JMP LOP
EXIT: OUT 0EH,R0 ;[0EH]->LED,直接寻址
0DH、0EH、0FH 单元内容分别为 03H、04H、02H。
2.2 设计设备
TD_CMA 实验教学系统一套; PC 机一台。
2.3 设计原理
2.3.1 数据格式
模型机规定采用定点补码表示法表示数据,字长为 8 位,8 位全用来表示数据
(最高位不表示符号),数值表示范围是:0<=X<=2^8-1
2.3.2 指令设计
模型机设计三大类指令共十五条,其中包括运算类指令、控制转移类指令,数据
传送类指令。运算类指令包含三种运算,算术运算、逻辑运算和移位运算,设计
有 6 条运算类指令,分别为: ADD 、 AND 、 INC 、 sUB 、 OR 、 RR ,所有
运算类指令都为单字节,寻址方式采用寄存器直接寻址。控制转移类指令有三条
HLT 、 MP 、 BZc ,用以控制程序的分支和转移,其中 HLT 为单字节指令, IMP
和 BZC 为双字节指令。数据传送类指令有 IN 、 oUT 、 Mov 、 LDI 、 LAD
、 STA 共 6 条,用以完成寄存器和寄存器、寄存器和 1o、寄存器和存储器之间
的数据交换,除 MOv 指令为单字节指令外,其余均为双字节指令。
2.3.3 指令格式

2.3.3.1 机器指令格式
所有单字节指令(ADD、AND、DEC、SUB、OR、SAR、HLT 和 MOV)格式
如下:
7 6 4 5 3 2 1 0
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:
RS 或 RD 选定的寄存器
00 R0
01 R1
10 R2
11 R3
IN 和 OUT 的指令格式为:
7 6 5 4 (1) 3 2 (1) 1 0 (1) 7-0(2)
OP-CODE RS RD P
其中括号中的 1 表示指令的第一字节,2 表示指令的第二字节,OP-CODE 为操
作码,RS 为源寄存器,RD 为目的寄存器,P 为 I/O 端口号,占用一个字节,
系统的 I/O 地址译码原理参考 74LS139 译码器(下图)。
由于用的是地址总线的高两位进行译码,I/O 地址空间被分为四个区,如下表
所示:
A7 A6
选定 地址空间
00 IOY0 00-3F
01 IOY1 40-7F
10 IOY2 80-BF

11 IOY3 C0-FF
系统设计五种数据寻址方式,即立即、直接、间接、变址和相对寻址,LDI 指
令为立即寻址,LAD、STA、JMP 和 BZC 指令均具备直接、间接、变址和相对
寻址能力。本次实验用到了 LAD、STA、JMP 和 BZC 指令,其格式如下:
7 6 5 4 (1) 3 2 (1) 1 0 (1) 7-0(2)
OP-CODE M RD data
其中 M 为寻址模式,具体见下表,以 R2 作为变址寄存器 RI。
寻址模式 M 有效地址 E 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
本实验要用到四个通用寄存器 R3~R0,而对寄存器的选择是通过指令的低四
位,为此还得设计一个寄存器译码电路,在 IR 单元的
REG_DEC(GAL16V8)中实现,如下图所示。

2.3.4 指令系统
本模型机此次实验用到的基本指令,各条指令的助记符号、指令格式、指令功
能如下:
助记符号 指令格式 指令功能
SUB RD,RS
RR OR,RS
1000 RS RD
1010 RS RD
RD-RS->RD
RD 循环右移->RD
LAD M D,RD
STA M D,RS
JMP M D
BZC M D
1100 M RD D
1101 M RD D
1110 M ** D
1111 M ** D
E->RD
RD->E
E->PC
当 FZ 或 FC=1 时,E-
>PC
IN RD,P
OUT P,RS
0010 ** RD P
0011 RS ** P
[P]->RD
RS->[P]
剩余22页未读,继续阅读















安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制

评论0