計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、實(shí)用文案、夕 4刖百隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的迅猛發(fā)展，直接推動(dòng)了我們對(duì)計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)這門課 程的學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)總體上是由軟件和硬件組成。硬件是物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有良好的硬件，軟件將無法發(fā)揮作 用；軟件是靈魂，沒有軟件，計(jì)算機(jī)就無法工作，軟件不良，計(jì)算機(jī)也無法高效率地工作。計(jì)算 機(jī)的硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備構(gòu)成。計(jì)算機(jī)的軟件主要由系統(tǒng)軟件 與應(yīng)用軟件組成。程序預(yù)先存放在存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)工作時(shí)能自動(dòng)高速地從存儲(chǔ)器中取出指令和 數(shù)據(jù)加以執(zhí)行。計(jì)算機(jī)是通過執(zhí)行指令來處理各種數(shù)據(jù)的。為了指出數(shù)據(jù)的來源、操作結(jié)果的去 向及所執(zhí)行的的操作，一條指令一般包括操作碼、操作數(shù)地址、操作結(jié)果的存儲(chǔ)地

2、址、下一條指 令的地址。操作碼具體說明操作的性質(zhì)和功能。一臺(tái)計(jì)算機(jī)可能有幾十條至幾百條指令，每一條 指令都有一個(gè)相應(yīng)的操作碼，計(jì)算機(jī)通過識(shí)別該操作碼來完成不同的操作。操作數(shù)的地址一一 CPU通過該地址就可以取得所需的操作數(shù)。把對(duì)操作數(shù)的處理結(jié)果保存在操作結(jié)果存儲(chǔ)地址中以便再次使用。計(jì)算機(jī)的性能與它的指令系統(tǒng)有很的關(guān)系，而指令系統(tǒng)的設(shè)置又與機(jī)器的硬件密切 相連。在本次課程設(shè)計(jì)中，我在同學(xué)的幫助下完成相應(yīng)的整體邏輯圖的設(shè)計(jì)、指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、確 定微操作控制信號(hào)等，設(shè)計(jì)的一臺(tái)小型的實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)，能基本實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案實(shí)用文案目 錄前言任務(wù)書,第1章實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)總要求 設(shè)計(jì)整機(jī)

3、邏輯框圖一設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)一設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程一確定微操作控制信號(hào)及其實(shí)現(xiàn)方法 設(shè)計(jì)微指令格式一確定微程序控制方式一編寫指令的微程序一設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)接線表一編寫調(diào)試程序編寫應(yīng)用程序第2章實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的組裝器件排列標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案信號(hào)連接實(shí)驗(yàn)接線板安裝一第3章實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的調(diào)試調(diào)試準(zhǔn)備程序調(diào)試第4章實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的故障的排除一故障的類型和原因一故障的分析查找一小結(jié)”參考文獻(xiàn),本科生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案2008 屆計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)I課程設(shè)計(jì)題目：實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)利用FD-CES實(shí)驗(yàn)儀提供的硬件資源（功能模塊、控制臺(tái)及外設(shè)等），按設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試等步驟研制一臺(tái)微程序控制的實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)。n 原始資料i、計(jì)

4、算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)教材m 課程設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容課程設(shè)計(jì)的目的意義：通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)同學(xué)們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，使同學(xué)們達(dá)到以下能力訓(xùn)練:錯(cuò)誤!未找到引用源。、調(diào)查研究、分析問題的能力；錯(cuò)誤!未找到引用源。、使用設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)規(guī)范的能力；錯(cuò)誤!未找到引用源。、查閱中外文獻(xiàn)的能力；錯(cuò)誤!未找到引用源。、制定設(shè)計(jì)方案的能力；錯(cuò)誤!未找到引用源。、計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力；標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案錯(cuò)誤!未找到引用源。、設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖的能力；錯(cuò)誤!未找到引用源。、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析能力;錯(cuò)誤!未找到引用源。、語言文字表達(dá)的能力。本課題研究的主要內(nèi)容：研制一臺(tái)性能如下的實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)：(1)不使用外設(shè)。(2)運(yùn)算

5、器采用單累加器多通用寄存器結(jié)構(gòu)。(3)操作數(shù)尋址方式有：直接地址尋址立即數(shù)尋址寄存器直接尋址(4)指令系統(tǒng)由如下8條指令組成:指令編碼助記符指令功能AN第二字節(jié)I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I000000XAiADD A ,Ri(A)+(Ri)-Ai標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案指令編碼助記符指令功能AN第二字節(jié)00001XAiMOV A,Ri(Ri)-(A)00010XXXSRC A(A)帶進(jìn)位C又環(huán)移一位00011XXXd7-d0MOVA , #datadata-A001000a9 a8a7-a0LDA addr(addr)-A001010a9 a8a7-a0STA addr(A)-addr00

6、11000a9 a8a7-a0JC addr若CY=1addr-PC，否貝U PC+1001110a9 a8a7-a0JMP addraddr -PC(5)能執(zhí)行雙字加法程序(程序自編)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案第1章實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)1.1 確定設(shè)計(jì)總要求(1)不使用外設(shè)。(2)運(yùn)算器采用多單累加器多通用寄存器結(jié)構(gòu)。(3)能將內(nèi)存中某一單元(非零)內(nèi)容乘以4后在將結(jié)果放到另一單元(4)計(jì)算機(jī)共有8條指令，下列7種功能的指令：算術(shù)加法指令一一ADD數(shù)據(jù)傳送指令一一MOV進(jìn)位位置1指令 SRC存儲(chǔ)器讀操彳指令一一LDA存儲(chǔ)器寫操彳指令一一STA程序無條件跳轉(zhuǎn)指令一一JMP標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令一一JC(5)

7、微操作控制信號(hào)的實(shí)現(xiàn)(1)對(duì)于電平有效的微操作控制信號(hào)，通常可由微指令碼直接實(shí)現(xiàn)。(2)對(duì)于脈沖型微操作控制信號(hào)，通常需要外加門電路實(shí)現(xiàn)。(3)對(duì)需要多個(gè)操作控制信號(hào)的器件：由不少器件，它執(zhí)行某種操作需要 多個(gè)微操作控制信號(hào)同時(shí)有效。對(duì)此，通?？蓪⑵渲心硞€(gè)(某些)信 號(hào)事先固定準(zhǔn)備好。(4)對(duì)只需要一個(gè)電平跳變有效的操作信號(hào)的器件：通常需外接門電路加 以實(shí)現(xiàn)。1.2設(shè)計(jì)整機(jī)邏輯框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀硬件資源進(jìn)行邏輯剪輯組合，便可設(shè)計(jì)出該實(shí)驗(yàn)計(jì) 算機(jī)的整機(jī)邏輯框圖(圖1-1)。實(shí)驗(yàn)整機(jī)由運(yùn)算器模塊，寄存器堆模塊，內(nèi)存模塊，微程序控制模塊有序組 合而成。其中運(yùn)算器模塊(ALU)主要由累加器、運(yùn)

8、算器、累加器暫存器、暫 存器、輸出緩沖器，以及進(jìn)位產(chǎn)生線路、累加器判零線路等構(gòu)成；內(nèi)存模塊為 用戶提供有效的內(nèi)存空間；寄存器模塊由兩片 74670組成，提供4個(gè)8位寄存 器;微程序控制模塊主要由11位微地址計(jì)數(shù)器MPC (74163x3 )、2Kx24 bit 的控存CM (6116x3),以及24位微指令寄存器MIR(74377x3)組。標(biāo)準(zhǔn)ODB (實(shí)用文案二R2R3IR1CLCI74374GIII3R R RCn F74157 X5I7OB 7424X1X2SR 一SL 一CAS0S1S2S3 Cn MODB (pA741R 74670IR274374CGCCACTM74374373A

9、BALU74127741CPBUFFEROISASBCK Q1.3設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)一、指令類型標(biāo)準(zhǔn)CKLPPCP+74163CLOAB ()11圖1-1整機(jī)邏輯框圖M23M0AmiRm1cp-MIGCM23CM0CMmpcMiCPMLD-iMclkMD10MD0實(shí)用文案指令系統(tǒng)含以下類型指令：.算術(shù)運(yùn)算類指令A(yù)DD A , Ai ,.移位操作類指令SRC A.數(shù)據(jù)傳送類指令MOV A, RiMOV A , #data.程序跳轉(zhuǎn)控制類指令JMP addrJC addr.存儲(chǔ)器操作類指令LDAaddrSTAaddr二、指令操作數(shù)尋址方式及其編碼對(duì)于運(yùn)算器采用多累加器結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)，具指令系統(tǒng)操作數(shù)尋

10、址方式有 有多種。需確定實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)具體由哪些指令組成，包含哪幾種類型指令， 指令操作數(shù)有哪幾種尋址方式，以及指令編碼等。這要兼顧必要性（編程方便） 和可行性（硬件條件）。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案1、直接地址尋址LD Ai addr ； (addr)-Ai指令第一字節(jié)低3位和指令第二字節(jié)8位構(gòu)成11位操作數(shù)地址，指令第一字節(jié)高5位含有累加器Ai選擇碼段。2、累加器直接尋址單字節(jié)指令MOV A, Ri ; (Ri)-(A)指令(第一)字節(jié)含有兩個(gè)累加器選擇碼段，分別用于選擇 Ai和Aj0操作碼和R i選擇碼3、立即數(shù)尋址雙字節(jié)指令MOV A,#data ; data-A指令第一字節(jié)中含有一個(gè)累加器選

11、擇碼段。第一字節(jié)第二字節(jié)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案操作碼和Ri選擇碼8位立即數(shù)data1.4設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)整機(jī)邏輯圖來設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)中每條指令的執(zhí)行流程。1、單字節(jié)指令A(yù)DD A,Ri該指令功能為(A)+(Ri)-Ai ，需執(zhí)行如下微操作: TOC o 1-5 h z PCOB1(PC)IABOAB根據(jù)PC訪問內(nèi)存RCB2,B3CI,GI(M)ODBIDBIR1讀出指令字節(jié)送IR1。P+1,CK(PC) + 1PCIPC加1計(jì)數(shù)，為取下條指令字節(jié)準(zhǔn)備。RR,A,BCG(Ai)IDBACT讀Ai ,經(jīng)IDB送入ACT ,為ALU準(zhǔn)備好被加數(shù)RR,A,BCT(Aj)IDBTMP讀Aj ,經(jīng)IDB

12、送入ACT ,為ALU準(zhǔn)備好加數(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案OT,A,B,RR,Cn,M,S3,S2,S1,S0 TOC o 1-5 h z (ACT)+(TMP)AALU執(zhí)行加法，結(jié)果暫存到累加器A 。SA,SB,CCn + 4CY據(jù)加法結(jié)果置進(jìn)位標(biāo)志CYoOBWR,A,B(A)IDBAi累加器內(nèi)容經(jīng)BUF, IDB存入Ai。其中，（1） （2）必須同一拍；（5） （6）也必須同一拍；（5）后可以和（6） （7）同 一拍（這是TMP設(shè)置為直通，CT=1 , OT=0 ），但不可以和（4）同一拍；（4）單獨(dú) 一拍；（3）可以和（1） （2）合一拍或與（4）合一拍。具體方案如下：T0 （第一拍）：（1） （2）

13、 （3）T1 （第二拍）：（4）T2 （第三拍）:（5） （6） （7）T3 （第四拍）：（8）2、單字節(jié)指令MOV A, Ri該指令功能為（Ri） A,需執(zhí)行如下微操作:標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案PCOB1(PC) PC0 r IAB B1 r OAB 根據(jù) PC 訪問內(nèi)存。(M) RC ODB B2,B3 IDB CI,GI JR1 取出本指令 第一字節(jié)送入IR1。(PC)+1 F+1,CK、PCI PC加1,為取本指令下一字節(jié)做準(zhǔn)備。(PC) PC0 LAB B1 OAB根據(jù) PC 訪問內(nèi)存。(Ri) RR,A,B,Cn,M,S3,S2,S1,S0 BUF OB , IDB , CLIR2 讀Ri內(nèi)容

14、經(jīng)AL送入IDB ,存入IR(PC)+1 P+1,CK r PCI PC力口 1 ,為取下條指令作準(zhǔn)備。(I2,I1,I0(IR2) OI * IAB BI * OAB將寄存器內(nèi)容送入外部數(shù)據(jù)線。(M) RC r ODB B2,B3 IDB CL r A從內(nèi)存中把數(shù)據(jù)送入 A 中。其中(1) (2)必須同一拍；(4)須一拍；(5) (6)也必須同一拍；(3)可以單獨(dú)一拍或和(1) (2)合一拍或和(4)合一拍；具體方案如下：T0 (第一拍)：(1) (2) (3)T1 (第二拍)：(4)T2 (第三拍)：(5) (6)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案3、雙字節(jié)指令 MOV A,#data 該指令功能為Data-A

15、i ,需執(zhí)行如下微操作: TOC o 1-5 h z PCOB1(PC)IABOAB根據(jù)PC訪問內(nèi)存RCB2,B3CI,GI(M) ODBIDBIR1取出本指令第一字節(jié)送IR1。P+1,CK(PC) + 1PCIPC加1,為取本指令下一字節(jié)準(zhǔn)備。PCOB1(PC)IABOAB根據(jù)PC訪問內(nèi)存。RCB2,B3CL(M)ODBIDBIR2取出本指令第二字節(jié)送IR2。P+1,CK(6) (PC) + 1PCIPC加1,為取下一指令字節(jié)準(zhǔn)備。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案其中(1) (2)必須同一拍；(4) (5)也必須同一拍；(3)可以單獨(dú)一拍或和(1) (2)合一拍；(6)可以單獨(dú)一拍或和(4) (5)合一拍。具體

16、方案如下：T0 (第一拍)：(1) (2) (3)T1 (第二拍)：(4) (5) (6)4、雙字節(jié)指令LDA A,addr該指令功能為(addr)-A ,需執(zhí)行如下微操作：PC PC0 r IAB B1 r OAB 根據(jù)PC訪問內(nèi)存。 A(M) RC . ODB B2,B3 . IDB CI.GI JR1 取出本指令第一字 節(jié)送入IR1。(pc)+1 p+1,ck pci pc加1,為取本指令下一字節(jié)做準(zhǔn)備。(PC) PC0 . LAB B1 . OAB根據(jù) PC 訪問內(nèi)存。(M) RC r ODB B2,B3 . IDB CL . IR2 取出本指令第二個(gè) 字節(jié)送入IR2.(PC)+1 P

17、+1,CK PCI PC加1 ,為取下條指令作準(zhǔn)備。(I2,I1,I0(IR2) OI 卡 IAB BI 怔 OAB 由 IR1 低 3 位和 IR2 的 8 位形成11位操作數(shù)地址(M) RC - ODB B2,B3 IDB CL上TMP 從內(nèi)存中讀出操作 數(shù)存入TMP。(TMP) OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0,X1,X0,CA 事 A TMP 內(nèi)容經(jīng) ALU 存入 A。 i 。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案其中(1) (2)必須同一拍；(5) (6)也必須同一拍；(7) (8)也必須同一拍；(3)可以單獨(dú)一拍或和(1) (2)同一拍；(6)可單獨(dú)一拍也可和(4)、(5) 合一拍或者和(7) (8)

18、合一拍。具體方案如下：T0 (第一拍)：(1) (2) (3)T1 (第二拍)：(4) (5) (6)T2 (第三拍):(7) (8)5、雙字節(jié)指令STA A, adder該指令功能為(Ai)-addr ,需執(zhí)行如下微操作：. PC PC0 - IAB B1 OAB 根據(jù) PC 訪問內(nèi) 存。(M) RC . ODB B2,B3 r IDB CI,GI .IR1 取出本指令第一字節(jié) 送入IR1。(pc)+i p+i,ck pci pc加1,為取下一字節(jié)作準(zhǔn)備。(PC) PC0 * LAB B1 . OAB 根據(jù) PC 訪問內(nèi)存。(M) RC . ODB B2,B3 . IDB CL . IR2

19、取出本指令第二個(gè) 字節(jié)送入IR2.(pc)+i p+i,ck pci pc加1,為取下條指令作準(zhǔn)備。(I2,I1,I0(IR2) OI 十 IAB BI 六 OAB 由 IR1 低 3 位和 IR2 的 8 位形成11位操作數(shù)地址標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案(A) RC r ODB B2,B3 IDB CT . TMP從內(nèi)存讀出操作數(shù) 存入TMP。(TMP) OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0,X1,X0,CA r(M) TMP 內(nèi)容經(jīng) ALU 存入 內(nèi)存.(5) JMP addrPCPC0 . IABB1OAB根據(jù)PC訪問內(nèi)存。(M)RC r ODBB2,B3 IDB CI.GI .IR1 取出本指令第

20、一字節(jié)送入IR1。(pc)+i p+i,ck pci pc加1,為取下一字節(jié)作準(zhǔn)備。(PC) PC0 , LAB B1 歸OAB根據(jù)PC訪問內(nèi)存。(M) RC . ODB B2rB3 . IDB CL ,IR2 取出本指令第二個(gè) 字節(jié)送入IR2.(PC)+1 P+1.CK pci pc加1,為取下條指令作準(zhǔn)備。(I2,I1rI0(IR2) OI 什 IAB BI * PC 由 IR1 低 3 位和 IR2 的 8 位 形成轉(zhuǎn)移地址送入PCAi從內(nèi)存讀出操作數(shù)存入Ai 0其中(1) (2)必須同一拍；(5) (6)也必須同一拍；(7) (8)也必須同一拍；(3)可以單獨(dú)一拍或和(1) (2)同一

21、拍；(6)可單獨(dú)一拍也可和(4)、(5)合一拍或者和(7) (8)合一拍。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案具體方案如下：T0 (第一拍)：(1) (2) (3)T1 (第二拍)：(4) (5) (6)T2 (第三拍):(7) (8)7、雙字節(jié)指令JMP addr該指令功能為Addr-PC ,需執(zhí)行如下微操作: TOC o 1-5 h z PCOB1(PC)IABOAB根據(jù)PC訪問內(nèi)存。RCB2,B3CI,GI(M) ODBIDBIR1取出本指令第一字節(jié)送IR1。P+1,CK(PC) + 1PCIPC加1,為取本指令下一字節(jié)準(zhǔn)備。PCOB1(PC)IABOAB根據(jù)PC訪問內(nèi)存RCB2,B3CL(M)ODBIDBIR

22、2取出本指令第二字節(jié)(即addr低8位)送IR2。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案P+1,CK TOC o 1-5 h z （PC） + 1PCIPC加1,為取下一指令字節(jié)準(zhǔn)備。OILPI2,I1,I0（IR2）IABPC由IR1低3位和IR2的8位形成轉(zhuǎn)移地址送程序計(jì)數(shù)器 PC。其中（1） （2）必須同一拍；（4） （5）也必須同一拍；（7）單獨(dú)一拍；（3）可以單獨(dú)一拍或和（1） （2）合一拍；（6）是冗余操作。具體方案如下：T0 （第一拍）：（1） （2） （3）T1 （第二拍）：（4） （5） （6）T2 （第三拍）：（7）8、雙字節(jié)指令JC addr該指令功能為若CY=1則addr-PC,否則PC加1，需

23、執(zhí)行如下微操作： TOC o 1-5 h z PCOB1(PC)IABOAB根據(jù)PC訪問內(nèi)存RCB2,B3CI,GI(M) ODBIDBIR1取出本指令第一字節(jié)送IR1。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案P+1,CK TOC o 1-5 h z (PC) + 1PCIPC加1,為取本指令下一字節(jié)準(zhǔn)備。PCOB1(PC)IABOAB根據(jù)PC訪問內(nèi)存。RCB2,B3CL(5)(M)ODBIDBIR2取出本指令第二字節(jié)(即addr低8位)送IR2。P+1,CK(PC) + 1PCIPC加1,為取下一指令字節(jié)準(zhǔn)備。OILP I2,I1,I0(IR2)IABPC由IR1低3位和IR2的8位形成轉(zhuǎn)移地址送程序計(jì)數(shù)器 PC。其中

24、(1) (2)必須同一拍；(4) (5)也必須同一拍；(7)單獨(dú)一拍；(3)可以單獨(dú)一拍或和(1) (2)合一拍；(6)是冗余操作。具體方案如下：T0 (第一拍)：(1) (2) (3)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案T1 （第二拍）：（4） （5） （6）T2 （第三拍）：（7）確定微操作控制信號(hào)及實(shí)現(xiàn)方法本設(shè)計(jì)階段任務(wù)是綜合實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)各指令執(zhí)行流程中涉及到的微操 作控制信號(hào)，統(tǒng)計(jì)總共需多少個(gè)微操作控制信號(hào)，每個(gè)信號(hào)的有效性，決定這些 信號(hào)中哪些由軟件（微指令）直接產(chǎn)生，哪些需用硬件（ TTL）實(shí)現(xiàn)。1、ALU的操作控制信號(hào)Cn、M、S3、S2、S1、S0可由某6位微指令碼直接控制；運(yùn)算器模塊中暫存器

25、TMP的操作控制信號(hào)CT和OT也都是電平有效， 故也可用某兩位微碼控制。2、內(nèi)存的讀控制信號(hào)RC宜采用負(fù)脈沖，以保證內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)的可靠性：可以用“與非”門實(shí)現(xiàn) RC=/ （Mi*。）或者用“或”門實(shí)現(xiàn) RC=Mi+/。若采用式，則Mi為“1”有效；若采用式，則Mi為“0”有效；3、累加器A （74198 ）的操作至少需要X0、X1和CA 3個(gè)控制信號(hào)，其中XO、X1是電平有效，CA是電平正跳變有效。我們不妨把CA固定接（后沿有效），XO、X1分別由微碼Mi、Mj控制；指令寄存器IR1（74377）的接數(shù)有GI和CI兩個(gè)控制信號(hào)。當(dāng)GI為“0”且CI 電平正跳時(shí)IR1接數(shù)。我們可把CI固定接。（

26、后沿有效），而GI由某位微碼控制 產(chǎn)生；標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案對(duì)數(shù)據(jù)總線轉(zhuǎn)送器件74245 ,它的操作B2,B3需兩個(gè)電平型控制信號(hào)。我們可以把B3固定接RF使運(yùn)行時(shí)允許74LS245傳送，而傳送方向控制信號(hào) B2則 另處理4、運(yùn)算器模塊中的進(jìn)位觸發(fā)器 CY (74LS74),它的接數(shù)條件僅是CP當(dāng)CP 電平正跳時(shí)CY接收其D端數(shù)據(jù)：可以用“與”門實(shí)現(xiàn)CP=/ (Mi*。)或者用“或”門實(shí)現(xiàn)CP=Mi+/。若采用式，則Mi為“1”有效；若采用式，則Mi為“0”有效；標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案表1-1微操作控制信號(hào)及其實(shí)現(xiàn)方法指令助記符微操作控制信號(hào)控制信號(hào)有效性(PC)-IAB-OABPCO,B10,0ADD A R

27、i(M)-ODB-IDB-RiRC,B2,B3,WR,A,B0,0,0,0,I1,I0(PC)+1-PCP+1,CK1, J(RI)-BUF-IDB-IR2RR,A,BCN ,M,S3,S2,S1,S00,I1,I0,0 T1,1,1,0.0.0MOV A ,Ri(IR1,IR2)-IAB-OI,RI,OABRC,B2,B3,0,0(M)-OAB-IDB-X0,X1,CA0,0,0,1,1APCO,BI0,0(PC)-IAB-OABRC,B2,B3,0,0,0, tLDA addr(M)-ODB-IDBWR,A,B,1, 1-IR2P+1,CK(PC)+1-PC標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案(IR1,IR2)-

28、IAB-OAB(M)-OAB-IDB-AOI,BI,RC,B2,B3,X0,X1,CA0,010,0,0,1,1,A-addr(PC)-IAB-OAB0,0(M)-ODB-IDB0,0,0,1, J-IR2STA addr(PC)+1-PC(PC)-IAB-OABPCO,B10,0JMP addr(M)-ODB-IDB-IRC,B2,B3,CL0,0,0 TR2P+1,CK1J(PC)+1-PC(PC)-IAB-OABPCO,B10,0(M)-ODB-IDB-IJC addrR2RC,B2,B3,CL0,0,0 TP+1,CK1 J(PC)+1-PC標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案JMP addr(PC)-IAB

29、-OAB(M)-ODB-IDB-IR2(PC)+1-PC(ACT)-BUF-IDB-RIRR,A,BCn,M,S2,S2,S1,S0OB,X0,X1,CA0,I1,I01,1,1,0,1,00,1,1, T設(shè)計(jì)微指令格式微指令長(zhǎng)24位，若微指令采用全水平不編碼純控制場(chǎng)的格式，那么至多可有24個(gè)微操作控制信號(hào)可由微碼直接實(shí)現(xiàn)。 如果采用分組編碼譯碼，那么n位微碼通過二進(jìn)位譯碼可實(shí)現(xiàn)2n個(gè)互斥的微操作控制信號(hào)（即它們不可能在同一 節(jié)拍內(nèi)激活）。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案本階段設(shè)計(jì)任務(wù)是決定雙位長(zhǎng)的微指令是否分段定義、各段段長(zhǎng)；決定微指令各碼位含義和有效性；對(duì)其中尚需用硬件作后繼處理的信號(hào)加以注明.如M0-RC,

30、表示對(duì)M0尚需作后繼處理才能產(chǎn)生有效的 RC信號(hào)（注：RC為讀內(nèi)存 控制信號(hào)，負(fù)脈沖有效）。對(duì)于那些允許同時(shí)有效且有效性一致的微操作控制信號(hào)可以合用一個(gè)微碼表小0表1-2微指令格式和指令微程序指 令 助 記 符位23 22 212019 18 171615 14 131211 10 987 6 5 43 2 1 0信號(hào)S3 S2S1 S0Cn MX1 X0OI, CL,CPCG OTL P OBCL P+1D RMLDWC RC,RR ,WR啟效電平* * * * * * *0 110 0 0 00 10 010 10微地址取址微指令0 0 0 H0 0 0 00 0 0 010 0 00 1

31、110 11010 100 0 10 0 2ADD003100110111010111010111100標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案A,Ri004000000001000011001101010005006MOVARi007000000001000011101101010008010001000010001000100010009LDAaddr00A00000000000000000010001000B00000000001000100100010000C00DSTAaddr00E00000000000100011000101000F010011JMPaddr0121000100010001000100010

32、00013014SRC015100110011001100110011001016017標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案01AJC01510011001100110011001100101601701A確定微程序控制方式這階段設(shè)計(jì)任務(wù)包括設(shè)計(jì)各微程序入口地址的形成方法和控存的順序控制（即下地址形成）方法。一、確定微程序入口地址形成方法比較容易的方法是以指令操作馬（8位）為核心，擴(kuò)展成11位的微程序地址即MD10 -MD0 ,這種方法稱為按操作碼散轉(zhuǎn)”。如果指令系統(tǒng)僅8條指令，IR1的I7.I6.I5為指令操作碼，每條指令執(zhí)行不超過4拍，即微程序可由多至4條微指令組成，見圖1-2,那么可以按圖1-3 形成各微程序首

33、地址，見表1-3。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案MPC000H取指微指令003H007H00BH00FH標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案實(shí)用文案圖1-2控存分布圖1-3微程序首址形成圖表1-3按指令操作碼散轉(zhuǎn)指令操作碼微程序首址I7I6I5MD10-MD0標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案000003H001007H01000BH01100FH100013H101017H11001BH11101FH二、確定控存的順序控制方法控存的順序控制方法即控存的下地址的確定方法：根據(jù)FD- CES實(shí)驗(yàn)儀提供的微程序控制模塊組成原理， 采用計(jì)數(shù)增量方法。即每段微程序執(zhí)行過程中MPC加1記數(shù)，指向下一條微指令地址。編寫各指令的微程序根據(jù)指令流程和微指令格式仔細(xì)地逐

34、條填寫微指令各碼位。表1-4指令系統(tǒng)和指令執(zhí)行流指令助記符一指令功能指令編碼節(jié)微操作控制信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案拍第一第二I7 I0指令助記符指令功能指令編碼節(jié)拍微操作控制信號(hào)取指微指令T0(PC)-IAB-OAB(M)-ODB-IDB-IR1(PC)+1-PCPCO,BIRC,B2,B3,CI,GIP+1,CK0,00,0,0 0(MD)-MPC 接數(shù)(A)-ACTMLDCC,CG0t,0ADD A,Ri(A)+(Ri)000a7-(PC)-IAB-OABPCO,BI0,01A00XRia0T1(M)-ODB-IDB-RiRC,B2,B3,WR,A,B0,0,0,1,1,1, 1標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案(PC)

35、+1-PC(A) ACT(ACT)+(Ri) ACn+4 CYP+1,CKMOV(I7I6000a7-T1(RI)-BUF-IDB-RR,A,B0,I1,I0,0,A,I5(Ri)1X0a0IR2CN ,M,S3,1,1,0,1,0 Ri)-ARiS2,S1,S0T2(IR1,IR2)-IAB-OI,RI,0,0jOABRC,B2,B3,0.0.0,1,1,(M)-OAB-IDB-X0,X1,CAALDA(addr)-001a7-T1(PC)-IAB-OABPCO,BI0,0addrA0Xa0(M)-ODB-IDBRC,B2,B3,0,0,0, ta10a9-IR2WR,A,B,1, 1a8(

36、PC)+1-PCP+1,CKT2(IR1,IR2)-IAB-OABOI,BI,0,01(M)-OAB-IDB-RC,B2,B3,0,0,0,1,1,AX0,X1,CA標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案MOVdata-000a7-(PC)-IAB-OABPCO,BI0,0Ri,a00Xa0(M)-ODB-IDBRC,B2,B3,0,0,0,1,1,#dataRiT1-RiWR,A,B1, 1(PC)+1-PCP+1,CKSRC(A)帶進(jìn)位C在0010XT1(PC)-IAB-OABPCO,BI0,0環(huán)移一位XX(M)- ODB -IDBRC,B2,B3,0,0,0, t-IR1CL1, I(PC)+1-PCP+1,CK

37、T2(IR1,IR2)-IABOI0IAB-PCIP1STAA-addr001a7T1(PC)-IAB-OABPCO,BI0,0addr1X0-a0(M)-ODB-IDBRC,B2,B3,0,0,0,1, 1a9a8-IR2CL(PC)+1-PCP+1,CK標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案JC若 CY=1011a7T1(PC)-IAB-OABPCO,BI0,0Addr PC000-a0(M)-IDB-ODBRC,B2,B3,0,0,0, t否則PC加a9a8-IR1CL1, 11(PC)+1-PCP+1,CKT2(IR1,IR2)-IABOI0IAB-PCIP1JMPJMP addr011a7T1(PC)-IAB

38、-OABPCO,BI0,0Addr10-a0(M)-IDB-ODBRC,B2,B3,0,0,0, ta9a8-IR1CL1, 1(PC)+1-PCIP+1,CKT2(IR1,IR2)-IABOI0IAB-PCIP1設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)接線表標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案這張接線表須仔細(xì)設(shè)計(jì)，因?yàn)樗墙M裝實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的依據(jù)，(1)為避免遺漏，應(yīng)按模塊逐個(gè)歸納整理，明確個(gè)模塊中個(gè)器件個(gè)控制信號(hào)的處理方法。(2)對(duì)于模塊中不用的器件，也應(yīng)有所處理。例如：某實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)不使用寄存器堆，但仍需對(duì)寄存器堆操作的信號(hào)作必要的控制，把讀寄存器堆信號(hào) RR接“1”(使其無效)，以防止實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù) 流受寄存器堆信息干擾。又如：某實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的運(yùn)

39、算器不使用暫存器TMP,則務(wù)必將其輸出控制信號(hào)OT接“1”(使其無效)，以防止實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)信息混亂。再如：某實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)無停機(jī)指令，則應(yīng)把運(yùn)行觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入信號(hào) DR接“ 1或?qū)⒃撚|發(fā)器接數(shù)脈沖信號(hào) RCP接“1”，以防止實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)運(yùn)行中意外停機(jī)。(3)盡量減少外接器件，以降低實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)成本、節(jié)省接線時(shí)間、提高實(shí) 驗(yàn)計(jì)算機(jī)可靠性。以下是該實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)組裝接線表。運(yùn)算器模塊累加器A:X0M16X1 M17CA 力SR、SL:不用累加器暫存器ACT:CC力標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案CG M5暫存器TMP :CT“ 1”O(jiān)T “ 0”算術(shù)邏輯單元ALU: CnM23M M22S3M21S2M20S1M19S0M1

40、8輸出緩沖器BUFFER:OBM8進(jìn)位產(chǎn)生線路：P2、P1、P0:不用SB、SA“1”CPM12+6寄存器堆模塊:指令部件模塊RR“1”WR、A、B:不用指令寄存器IR1 ： GIM4CI 巾指令寄存器IR2: CLM10+力IR1、IR2輸出控制：OI M11標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案程序計(jì)數(shù)器PC:P+1M9CLR“1 ”LPCYCK力PC輸出控制：PCO M9內(nèi)存模塊：RCM14+力WCM15+6總線緩沖模塊：B1 RFB2 M3B3RF微程序控制模塊微程序計(jì)數(shù)器 MPC : MCLR ROMCLKPOMLD M1操作碼散轉(zhuǎn)控制：MD10-MD4 “ 0”MD3 I7MD2 I6MD1、MD0 “1

41、”微指令寄存器 MIR : MIG M2啟停和時(shí)序模塊：DR M0標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案RCP“1 ”1.9 編寫調(diào)試程序?qū)嶒?yàn)計(jì)算機(jī)調(diào)試程序包括：存取類指令調(diào)試程序、傳送類指令調(diào)試程序、算術(shù)邏輯類指令調(diào)試程序、跳轉(zhuǎn)類指令調(diào)試程序和I/O設(shè)備調(diào)試程序等。調(diào)試存、取及停機(jī)指令表1-5調(diào)試存、取及停機(jī)指令地址指令指令碼備注00255005LDA 00280(002 ) =55=A00602007STA 00AA0(A) =55=00A 地址中0080A009HALTFF停機(jī)00A00鍵入首地址005 ,按LOAD鍵和連續(xù)運(yùn)行鍵STRT,查看00A地址單元內(nèi)容,應(yīng)為55H 0單拍運(yùn)行（按STEP鍵）過程顯示如下

42、所示：標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案P9P8P7（OAB信息）0. 0. 5.0. 0. 6.0. 0. 2.0. 0. 7.0. 0. 8.0. 0. A.0. 0. 9.7FFP6P5（ODB信息）8. 0.0. 2.5.A. 0.0. A.5. 5.F. F.FF調(diào)試加法、右移指令表1-6調(diào)試加法、右移指令地址指令指令編碼備注00355標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案00BLDA 00280(002 ) =55=A00C0200DMOV R0, A44(A) =55=R000ELDA 00388(003 ) =A9=A00F03010ADD A, R00055+A9=FE(H)011SRC AC4FE右移一位為7F（H）012STA 015A0(A) =7F=01501315014HALTFF01500結(jié)果：（015） =7FH單拍運(yùn)行（按STEP）過程顯示如下所示:標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案P9P8P7P6P5（OAB信息）（ODB信息）0. 0. B.8. 0.0. 0. C.0. 2.0. 0. 2.5. 5.0. 0. D.4. 4.7. F. F.5. 5.0. 0. E.8. 8.0. 0. F.0. 3.0. 0. 3.A. 9.0. 1. 0.0. 0.7. F. F.F. E.0. 1. 1.C. 4.7. F. F.F. F.0. 1.2.A. 0.0. 1. 3.1.5.0