CISC模型机设计:数据通路与指令系统分析
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更新于2024-10-06
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"CISC计算机模型设计文档是一个关于设计CISC(复杂指令集计算)模型机的项目,由学生刘正超完成,属于06计算机2班的《计算机组成与系统结构》课程设计。这份设计说明书包含了从2009年6月8日至12日的整个设计过程,涉及了数据通路框图、操作控制器逻辑、指令系统和格式、数据格式、微程序流程、微指令代码、汇编和机器语言源程序以及功能仿真测试等内容。设计目标是创建一台能处理10个整数排序的CISC模型机。"
在CISC计算机模型设计中,以下几个关键知识点尤为重要:
1. **数据通路框图**:数据通路是计算机内部数据流动的路径,包括ALU(算术逻辑单元)、寄存器、控制信号、数据总线等部件。图1所示的数据通路框图描绘了这些组件如何协同工作来执行指令。
2. **操作控制器逻辑框图**:操作控制器负责生成必要的控制信号来协调各个部件的操作。图2展示了在T4周期内形成微指令微地址,并在T2的上升沿时读取并执行微指令的过程。
3. **指令系统与指令格式**:设计中定义了10条基本指令,如IN1(输入)、MOV(移动数据)、MOV1(存储到内存地址)、MOV2(从内存地址加载数据)、OUT1(输出)、CMP(比较)、DEC(减1)、INC(加1)、JMP(无条件跳转)和JB(小于跳转)。每条指令都有特定的格式,例如,MOV1的指令格式为1010,表明它将源寄存器的内容存储到目的寄存器指向的地址。
4. **数据格式**:数据在计算机中以二进制形式存储,可以是有符号或无符号整数。在这个设计中,可能涉及到了特定的数据表示方式,例如二进制补码或者无符号表示。
5. **微程序流程图**和**微指令代码表**:微程序是实现机器指令操作的一系列微指令的序列。微指令代码表列出了每条指令对应的微指令编码,这些微指令在操作控制器中被执行,从而实现具体功能。
6. **汇编和机器语言源程序**:设计包括了对应的汇编语言和机器语言程序,用于测试模型机的功能。汇编语言是一种人类可读的语言,而机器语言则是二进制代码,直接被硬件执行。
7. **编译和功能仿真测试**:这部分可能涉及到编写和调试汇编程序,然后将其转换成机器语言,通过功能仿真器检查模型机是否能正确执行给定的指令序列,以达到预期的排序功能。
这个设计项目不仅涵盖了计算机体系结构的基础知识,还涉及了实际的系统设计和编程实践,对于理解计算机内部工作原理具有重要意义。
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