计算机组成原理课程设计报告重庆大学

计算机组成原理课程设计报告

题目：微程序设计

专业：计算机科学与技术

班级：

指导老师：

目录

一、摘要

二、设计要求

三、微程序控制器原理

四、总体设计

五、测试

六、结论

七、参考文献目录

八、 个人总结

重庆大学本科学生课程设计任务书

课程设计题目微程序设计学院计算机学院专业计算机科学与技术年级2008已知参数和设计要求:

用微程序控制器实现以下指令功能：

交换指令：

xchgrm reg, addr ；功能：(reg)(((addr)，addr是8位二进制地址

加法指令：

addi rd,rs,imme ；功能：rd((rs)+imme

addm rd,rs,addr ；功能：rd((rs)+(addr)

带右移的加法运算：

add ri ,rj , n; ri ((ri)+(rj)任务下达日期　 年 月 　 日完成日期 年 月 日指导教师 (签名)学 生 (签名)

(签名)

摘要

利用CPU与复杂机设计实验中所学到的实验原理以及编程思想，硬件设备，

自拟编写指令的应用程序，用微程序控制器实现了一系列的指令功能。完成了各指令的格式以及编码设计，实现了各机器指令微代码，形成具有一定功能的完整的应用程序。

在本设计中完成了，交换指令：XCHGRM reg addr ；加法指令：ADDI rd,rs,imme；ADDM rd,rs,addr；带右移(n位)的加法运算：ADDN ri ,rj , n。

关键词：微程序控制器原理微指令编码机器指令微代码

指令格式设计流程图

设计要求

要求：用微程序控制器实现以下指令功能(各类指令至少包括一条)，设计各机器指令格式以及编码，并实现各机器指令功能的微代码，根据定义的机器指令，自拟编写包含以下机器指令的应用程序。

交换指令：

xchgrm reg, addr ；功能：(reg)(((addr)，addr是8位二进制地址

xchgmm addr1,addr2 ；功能：(addr1)(((addr2)，addr是8位二进制地址

加法指令：

addi rd,rs,imme ；功能：rd((rs)+imme

addm rd,rs,addr ；功能：rd((rs)+(addr)

带右移的加法运算：

add ri ,rj , n; ri ((ri)+(rj)

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≤28－1。

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、JMP、BZC，用以控制程序的分支和转移，其中HLT为单字节指令，JMP 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I/O、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。实验中我们将指令LDI、OR、RR分别替换为ADDI、ADDM、XECHAGE、ADDN，并对流程控制做相应的修改。

3．指令格式

所有单字节指令(ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT 和MOV)格式如下：

7 6 5 43 21 0OP-CODERSRD

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

01

10

11R0

R1

R2

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-CODERSRDP

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 地址译码原理见图3-1(在地址总线单元)。

图3-1 I/O 地址译码原理图

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，如表3-1 所示：

表3-1 I/O 地址空间分配

A7 A6选定地址空间00IOY000-3F