计算机组成原理设计：八位指令系统结构的设计和实现

"计算机组成原理设计（十条指令）" 本资源是关于计算机组成原理设计的课程设计报告，旨在通过设计和实现一个完整的8位指令系统结构（ISA），加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。 本设计的主要内容包括： 1. 课程设计目的：通过设计和实现一个完整的8位指令系统结构（ISA），加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。 2. 设计内容及要求：基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统，设计和实现一个8位指令系统结构（ISA），通过调试和运行，使设计的计算机系统能够完成指定的功能。设计过程中要求考虑到以下各方面的问题： （1）指令系统风格（寄存器-寄存器，寄存器-存储器，存储器-存储器）； （2）数据类型（无符号数，有符号数，整型，浮点型）； （3）存储器划分（指令，数据）； （4）寻址方式（立即数寻址，寄存器寻址，直接寻址等）； （5）指令格式（单字节，双字节，多字节）； （6）指令功能类别（算术／逻辑运算，存储器访问，寄存器操作，程序流控制，输 入／输出）。 3. 分析阶段： （1）微指令格式分析：微指令格式如下表，每个字段的具体含义如下： （1）字段24～19控制运算器的控制端，通过改变S3～CN来决定对数据进行何种算术或逻辑运算。本设计中全部为正逻辑运算。 （2）字段18为控制对主存W/R的开关 （3）字段17、16控制24译码器的输出端，对Y0、Y1、Y2进行选择。 （4）字段15～7为A、B、C三个开关控制端。 （5）字段6～1为该条微程序的八位二进制后继地址，其决定顺序执行哪条微程序。 （2）指令译码电路分析：指令译码工作原理图如下： P(1)～P(4)为低电平有效，当选用时该信号为零；I7～I2表示机器指令前六位；SE5～SE1表示能够强置改变入口地址的后五位。 （3）寄存器译码电路分析：寄存器译码原理图如下。 寄存器的输入、输出不仅决定于输入、输出开关，还与机器指令的后四位(即I3～I0 )有关，由其决定哪个寄存器被选中。 （4）时序分析：时序信号图如下： TS1时进行微程序控制器控制，TS2时进行微指令寄存器控制，TS时控制LDIR、LDAR，TS4时对P（1）、P（2）、P（3）、P（4）、AR、LOPC、LDRi、LDDR1、LDDR2进行控制。 本设计报告对计算机组成原理的设计和实现进行了详细的分析和解释，为读者提供了一个完整的计算机组成原理设计指南。