计算机系统试验综述

计算机系统实验报告

题 目: 求1到n之间所有偶数的平方和院 (系)： 计算机与信息安全学院 专 业： 计算机技术 学生姓名： 侯权 学 号： 1403303022 指导教师： 陈智勇

一、课程设计课题任务的要求题目：设计一台嵌入式的8位CISC模型计算机，并运行能完成一定功能的机器语言程序进行验证，程序功能是：输入一个无符号整数n，求1到n之间所有偶数的平方和并输出显示。说明：数据从外部输入。二、本课程设计工作内容完成系统的总体设计，画出模型机数据通路框图；设计微程序控制器(CISC模型计算机)的逻辑结构框图； 设计机器指令格式和指令系统； 设计时序产生器电路； 设计所有机器指令的微程序流程图； 设计操作控制器单元；在CISC模型计算机中，设计的内容包括微指令格式(建议采用全水平型微指令)、微指令代码表(根据微程序流程图和微指令格式来设计)和微程序控制器硬件电路(包括地址转移逻辑电路、微地址寄存器、微命令寄存器和控制存储器等。具体电路根据微程序控制器的逻辑结构框图、微指令格式和微指令代码来设计)。设计模型机的所有单元电路，并用VHDL语言(也可使用GDF文件----图形描述文件)对模型机中的各个部件进行编程，并使之成为一个统一的整体，即形成顶层电路或顶层文件； 由给出的题目和设计的指令系统编写相应的汇编语言源程序；根据设计的指令格式，将汇编语言源程序手工转换成机器语言源程序，并将其设计到模型机中的ROM中去；使用EDA软件进行功能仿真，要保证其结果满足题目的要求；(其中要利用EDA软件提供的波形编辑器，选择合适的输入输出信号及中间信号进行调试。)三、试验完成的内容1、系统的总体设计系统数据通路图如图1所示：

图1 系统数据通路图2、操作控制器逻辑框图微程序控制器组成原理框图如图2所示。它主要由控制器、微指令寄存器和地址转移逻辑电路三大部分组成，其中微指令寄存器分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分。

图2 微程序控制器逻辑结构框图3、模型机机器???令格式和指令系统CISC模型机的指令系统采用复杂的指令格式、多种指令字长度和多种寻址方式，但指令功能强大，单条指令的执行速度较慢。为了完成题目所要求的功能，模型机的指令系统共设计了8条不同的功能指令。指令字长度有单字长(1个字节)和双字长(2个字节)两种；寻址方式有三种，分别是寄存器寻址、直接寻址和立即寻址。这9条指令是IN1(输入)，MOV(将一个数送入寄存器)，CMP(比较)，JB(小于跳转)，ADD(两数相加)，INC(自增1)，JMP(无条件跳转)，OUT1(输出)，MUL(两数相乘)。下面分别介绍这些指令的格式： (1)、I/O指令输入(IN1)采用单字节指令，其格式如下：7 6 5 43 21 0操作码XXRd说明：RS 为源寄存器， RD为目的寄存器。(2)、转移指令条件转移指令(JB)和无条件转移指令(JMP)采用双字节指令，其格式如下： 7 6 5 43 21 0操作码XXRdaddr说明：“addr”中的值就是要转移的地址值。 (3)、比较指令和相加指令比较(CMP)指令和相加指令(ADD)采用单字节指令，其格式如下： 7 6 5 43 21 0操作码RsRd(4)、MOV指令MOV指令采用双字节指令，其格式如下： 7 6 5 43 21 0操作码XXRdData说明：“data”为立即数。 (5)、自增指令自增1指令(INC)指令采用单字节指令，其格式如下： 7 6 5 43 21 0操作码XXRd(6)、乘法指令乘法指令指令(MUL)指令采用单字节指令，其格式如下： 7 6 5 43 21 0操作码RsRd以下是对Rs和Rd的规定： Rs或Rd选定的寄存器0 0R00 1R11 0R21 1R3模型机规定数据的表示采用定点整数补码表示，单字长为8位，其格式如下：76 5 4 3 2