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文檔簡介

實用文案標準前言隨著計算機科學與技術的迅猛發(fā)展,直接推動了我們對計算機組成與結構這門課程的學習。計算機總體上是由軟件和硬件組成。硬件是物質基礎,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,計算機就無法工作,軟件不良,計算機也無法高效率地工作。計算機的硬件由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備構成。計算機的軟件主要由系統(tǒng)軟件與應用軟件組成。程序預先存放在存儲器中,計算機工作時能自動高速地從存儲器中取出指令和數據加以執(zhí)行。計算機是通過執(zhí)行指令來處理各種數據的。為了指出數據的來源、操作結果的去向及所執(zhí)行的的操作,一條指令一般包括操作碼、操作數地址、操作結果的存儲地址、下一條指令的地址。操作碼具體說明操作的性質和功能。一臺計算機可能有幾十條至幾百條指令,每一條指令都有一個相應的操作碼,計算機通過識別該操作碼來完成不同的操作。操作數的地址——CPU通過該地址就可以取得所需的操作數。把對操作數的處理結果保存在操作結果存儲地址中以便再次使用。計算機的性能與它的指令系統(tǒng)有很的關系,而指令系統(tǒng)的設置又與機器的硬件密切相連。在本次課程設計中,我在同學的幫助下完成相應的整體邏輯圖的設計、指令系統(tǒng)的設計、確定微操作控制信號等,設計的一臺小型的實驗計算機,能基本實現四則運算。目錄前言························································任務書······················································實驗計算機的設計 1.1 確定設計總要求······································· 1.2 設計整機邏輯框圖····································· 1.3 設計指令系統(tǒng)········································· 1.4 設計指令執(zhí)行流程····································· 1.5 確定微操作控制信號及其實現方法························ 1.6 設計微指令格式········································ 1.7 確定微程序控制方式···································· 1.8 編寫指令的微程序······································ 1.9 設計實驗接線表········································ 1.10編寫調試程序········································· 1.11編寫應用程序·········································第2章 實驗計算機的組裝 2.1器件排列··············································· 2.2 信號連接··············································· 2.3 實驗接線板安裝········································· 第3章 實驗計算機的調試 3.1 調試準備··············································· 3.2 程序調試···············································第4章 實驗計算機的故障的排除································· 4.1 故障的類型和原因······································· 4.2 故障的分析查找·········································小結··························································參考文獻······················································本科生課程設計任務書2008屆計算機科學與工程系計算機科學與技術專業(yè)Ⅰ課程設計題目:實驗計算機利用FD—CES實驗儀提供的硬件資源(功能模塊、控制臺及外設等),按設計、組裝、調試等步驟研制一臺微程序控制的實驗計算機。Ⅱ原始資料1、《計算機組成與結構》實驗指導書2、《計算機組成與結構》教材Ⅲ課程設計任務內容課程設計的目的意義:通過課程設計培養(yǎng)同學們的系統(tǒng)設計能力,使同學們達到以下能力訓練:=1\*GB2⑴、調查研究、分析問題的能力;=2\*GB2⑵、使用設計手冊、技術規(guī)范的能力;=3\*GB2⑶、查閱中外文獻的能力;=4\*GB2⑷、制定設計方案的能力;=5\*GB2⑸、計算機應用的能力;=6\*GB2⑹、設計計算和繪圖的能力;=7\*GB2⑺、技術經濟指標的分析能力;=8\*GB2⑻、語言文字表達的能力。本課題研究的主要內容:研制一臺性能如下的實驗計算機:不使用外設。運算器采用單累加器多通用寄存器結構。操作數尋址方式有: 直接地址尋址 立即數尋址 寄存器直接尋址指令系統(tǒng)由如下8條指令組成:指令編碼助記符指令功能第一字節(jié)第二字節(jié)I7I6I5I4I3I2I1I000000XAiADDA,Ri(A)+(Ri)->Ai00001XAiMOVA,Ri(Ri)->(A)00010XXXSRCA(A)帶進位C又環(huán)移一位00011XXXd7-d0MOVA,#datadata->A001000a9a8a7-a0LDAaddr(addr)->A001010a9a8a7-a0STAaddr(A)->addr0011000a9a8a7-a0JCaddr若CY=1addr->PC,否則PC+1001110a9a8a7-a0JMPaddraddr->PC能執(zhí)行雙字加法程序(程序自編)第1章 實驗計算機的設計1.1確定設計總要求(1) 不使用外設。(2) 運算器采用多單累加器多通用寄存器結構。(3) 能將內存中某一單元(非零)內容乘以4后在將結果放到另一單元。(4) 計算機共有8條指令,下列7種功能的指令: 算術加法指令——ADD 數據傳送指令——MOV 進位位置1指令——SRC 存儲器讀操作指令——LDA 存儲器寫操作指令——STA 程序無條件跳轉指令——JMP 有進位轉移指令——JC微操作控制信號的實現對于電平有效的微操作控制信號,通??捎晌⒅噶畲a直接實現。對于脈沖型微操作控制信號,通常需要外加門電路實現。對需要多個操作控制信號的器件:由不少器件,它執(zhí)行某種操作需要多個微操作控制信號同時有效。對此,通??蓪⑵渲心硞€(某些)信號事先固定準備好。對只需要一個電平跳變有效的操作信號的器件:通常需外接門電路加以實現。設計整機邏輯框圖根據設計要求,對實驗儀硬件資源進行邏輯剪輯組合,便可設計出該實驗計算機的整機邏輯框圖(圖1-1)。實驗整機由運算器模塊,寄存器堆模塊,內存模塊,微程序控制模塊有序組合而成。其中運算器模塊(ALU)主要由累加器、運算器、累加器暫存器、暫存器、輸出緩沖器,以及進位產生線路、累加器判零線路等構成;內存模塊為用戶提供有效的內存空間;寄存器模塊由兩片74670組成,提供4個8位寄存器;微程序控制模塊主要由11位微地址計數器MPC(74163x3)、2Kx24bit的控存CM(6116x3),以及24位微指令寄存器MIR(74377x3)組。圖1-1整機邏輯框圖設計指令系統(tǒng)指令類型 指令系統(tǒng)含以下類型指令:算術運算類指令 ADDA ,Ai,移位操作類指令 SRC A數據傳送類指令 MOV A,Ri MOV A,#data程序跳轉控制類指令 JMP addr JC addr存儲器操作類指令 LDA addr STA addr指令操作數尋址方式及其編碼對于運算器采用多累加器結構的實驗計算機,其指令系統(tǒng)操作數尋址方式有有多種。需確定實驗計算機的指令系統(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)。直接地址尋址 LDAiaddr;(addr)->Ai 指令第一字節(jié)低3位和指令第二字節(jié)8位構成11位操作數地址,指令第 一字節(jié)高5位含有累加器Ai選擇碼段。第一字節(jié)第二字節(jié)a10a9a8a7a6a5a4a3a2a1a0操作碼,Bx選擇碼11位形式地址累加器直接尋址 單字節(jié)指令MOVA,Ri;(Ri)->(A) 指令(第一)字節(jié)含有兩個累加器選擇碼段,分別用于選擇Ai和Aj。操作碼和Ri選擇碼3、立即數尋址 雙字節(jié)指令 MOVA,#data;data->A 指令第一字節(jié)中含有一個累加器選擇碼段。第一字節(jié) 第二字節(jié)操作碼和Ri選擇碼8位立即數data1.4設計指令執(zhí)行流程應根據實驗計算機整機邏輯圖來設計指令系統(tǒng)中每條指令的執(zhí)行流程。單字節(jié)指令ADDA,Ri該指令功能為(A)+(Ri)->Ai,需執(zhí)行如下微操作:PCOB1 (PC)----------->IAB----------->OAB根據PC訪問內存。RCB2,B3CI,GI(M)-------------->ODB--------------->IDB--------------->IR1讀出指令字節(jié)送IR1。P+1,CK(PC)+1--------------->PCIPC加1計數,為取下條指令字節(jié)準備。RR,A,BCG(Ai)----------------->IDB------------------>ACT讀Ai,經IDB送入ACT,為ALU準備好被加數。RR,A,BCT(Aj)---------------->IDB------------------->TMP讀Aj,經IDB送入ACT,為ALU準備好加數OT,A,B,RR,Cn,M,S3,S2,S1,S0(ACT)+(TMP)------------------------------------------------------->AALU執(zhí)行加法,結果暫存到累加器A。SA,SB,CCn+4-------------------------->CY據加法結果置進位標志CY。OBWR,A,B(A)------------->IDB----------------------->Ai累加器內容經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設置為直通,CT=1,OT=0),但不可以和(4)同一拍;(4)單獨一拍;(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)(3)T1(第二拍):(4)T2(第三拍):(5)(6)(7)T3(第四拍):(8)單字節(jié)指令MOVA,Ri該指令功能為(Ri)A,需執(zhí)行如下微操作:PCOB1 (PC)PC0IABB1OAB根據PC訪問內存。(M)RCODBB2,B3IDBCI,GIIR1取出本指令第一字節(jié)送入IR1。(PC)+1P+1,CKPCIPC加1,為取本指令下一字節(jié)做準備。(PC)PC0LABB1OAB根據PC訪問內存。(Ri)RR,A,B,Cn,M,S3,S2,S1,S0BUFOBIDBCLIR2讀Ri內容經AL送入IDB,存入IR(PC)+1P+1,CKPCIPC加1,為取下條指令作準備。(I2,I1,I0(IR2))OIIABBIOAB將寄存器內容送入外部數據線。(M)RCODBB2,B3IDBCLA從內存中把數據送入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)3、雙字節(jié)指令MOVA,#data該指令功能為Data->Ai,需執(zhí)行如下微操作:PCOB1 (1)(PC)----------->IAB----------->OAB根據PC訪問內存。RCB2,B3CI,GI(2)(M)--------------->ODB--------------->IDB--------------->IR1取出本指令第一字節(jié)送IR1。P+1,CK(3)(PC)+1-------------------->PCIPC加1,為取本指令下一字節(jié)準備。PCOB1(4)(PC)------------------->IAB-------------------->OAB根據PC訪問內存。RCB2,B3CL(5)(M)---------------->ODB--------------------->IDB---------------->IR2取出本指令第二字節(jié)送IR2。P+1,CK(6)(PC)+1------------------------->PCIPC加1,為取下一指令字節(jié)準備。其中(1)(2)必須同一拍;(4)(5)也必須同一拍;(3)可以單獨一拍或和(1)(2)合一拍;(6)可以單獨一拍或和(4)(5)合一拍。具體方案如下:T0(第一拍):(1)(2)(3)T1(第二拍):(4)(5)(6)4、雙字節(jié)指令LDAA,addr該指令功能為(addr)->A,需執(zhí)行如下微操作:PCPC0IABB1OAB根據PC訪問內存。(M)RCODBB2,B3IDBCI,GIIR1取出本指令第一字節(jié)送入IR1。(PC)+1P+1,CKPCIPC加1,為取本指令下一字節(jié)做準備。(PC)PC0LABB1OAB根據PC訪問內存。(M)RCODBB2,B3IDBCLIR2取出本指令第二個字節(jié)送入IR2.(PC)+1P+1,CKPCIPC加1,為取下條指令作準備。(I2,I1,I0(IR2))OIIABBIOAB由IR1低3位和IR2的8位形成11位操作數地址(M)RCODBB2,B3IDBCLTMP從內存中讀出操作數存入TMP。(TMP)OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0,X1,X0,CAATMP內容經ALU存入A。i。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)可以單獨一拍或和(1)(2)同一拍;(6)可單獨一拍也可和(4)、(5)合一拍或者和(7)(8)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STAA,adder該指令功能為(Ai)->addr,需執(zhí)行如下微操作:PCPC0IABB1OAB根據PC訪問內存。(M)RCODBB2,B3IDBCI,GIIR1取出本指令第一字節(jié)送入IR1。(PC)+1P+1,CKPCIPC加1,為取下一字節(jié)作準備。(PC)PC0LABB1OAB根據PC訪問內存。(M)RCODBB2,B3IDBCLIR2取出本指令第二個字節(jié)送入IR2.(PC)+1P+1,CKPCIPC加1,為取下條指令作準備。(I2,I1,I0(IR2))OIIABBIOAB由IR1低3位和IR2的8位形成11位操作數地址(A)RCODBB2,B3IDBCTTMP從內存讀出操作數存入TMP。(TMP)OT,Cn,M,S3,S2,S1,S0,X1,X0,CA(M)TMP內容經ALU存入內存.JMPaddrPCPC0IABB1OAB根據PC訪問內存。(M)RCODBB2,B3IDBCI,GIIR1取出本指令第一字節(jié)送入IR1。(PC)+1P+1,CKPCIPC加1,為取下一字節(jié)作準備。(PC)PC0LABB1OAB根據PC訪問內存。(M)RCODBB2,B3IDBCLIR2取出本指令第二個字節(jié)送入IR2.(PC)+1P+1,CKPCIPC加1,為取下條指令作準備。(I2,I1,I0(IR2))OIIABBIPC由IR1低3位和IR2的8位形成轉移地址送入PC>Ai從內存讀出操作數存入Ai。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)可以單獨一拍或和(1)(2)同一拍;(6)可單獨一拍也可和(4)、(5)合一拍或者和(7)(8)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)7、雙字節(jié)指令JMPaddr該指令功能為Addr->PC,需執(zhí)行如下微操作:PCOB1 (1)(PC)----------->IAB----------->OAB根據PC訪問內存。RCB2,B3CI,GI(2)(M)--------------->ODB--------------->IDB--------------->IR1取出本指令第一字節(jié)送IR1。P+1,CK(3)(PC)+1-------------------->PCIPC加1,為取本指令下一字節(jié)準備。PCOB1(4)(PC)------------------->IAB-------------------->OAB根據PC訪問內存。RCB2,B3CL(5)(M)---------------->ODB--------------------->IDB---------------->IR2取出本指令第二字節(jié)(即addr低8位)送IR2。P+1,CK(6)(PC)+1------------------------->PCIPC加1,為取下一指令字節(jié)準備。OILP(7)I2,I1,I0(IR2)------------------->IAB---------------------->PC由IR1低3位和IR2的8位形成轉移地址送程序計數器PC。其中(1)(2)必須同一拍;(4)(5)也必須同一拍;(7)單獨一拍;(3)可以單獨一拍或和(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JCaddr該指令功能為若CY=1則addr->PC,否則PC加1,需執(zhí)行如下微操作:PCOB1 (1)(PC)----------->IAB----------->OAB根據PC訪問內存。RCB2,B3CI,GI(2)(M)--------------->ODB--------------->IDB--------------->IR1取出本指令第一字節(jié)送IR1。P+1,CK(3)(PC)+1-------------------->PCIPC加1,為取本指令下一字節(jié)準備。PCOB1(4)(PC)------------------->IAB-------------------->OAB根據PC訪問內存。RCB2,B3CL(5)(M)---------------->ODB--------------------->IDB---------------->IR2取出本指令第二字節(jié)(即addr低8位)送IR2。P+1,CK(6)(PC)+1------------------------->PCIPC加1,為取下一指令字節(jié)準備。OILP(7)I2,I1,I0(IR2)------------------->IAB---------------------->PC由IR1低3位和IR2的8位形成轉移地址送程序計數器PC。其中(1)(2)必須同一拍;(4)(5)也必須同一拍;(7)單獨一拍;(3)可以單獨一拍或和(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)確定微操作控制信號及實現方法本設計階段任務是綜合實驗計算機指令系統(tǒng)各指令執(zhí)行流程中涉及到的微操作控制信號,統(tǒng)計總共需多少個微操作控制信號,每個信號的有效性,決定這些信號中哪些由軟件(微指令)直接產生,哪些需用硬件(TTL)實現。1、ALU的操作控制信號Cn、M、S3、S2、S1、S0可由某6位微指令碼直接控制;運算器模塊中暫存器TMP的操作控制信號CT和OT也都是電平有效,故也可用某兩位微碼控制。2、內存的讀控制信號RC宜采用負脈沖,以保證內存讀取數據的可靠性:可以用“與非”門實現RC=/(Mi*¢)<1>或者用“或”門實現RC=Mi+/¢<2>若采用式<1>,則Mi為“1”有效;若采用式<2>,則Mi為“0”有效;3、累加器A(74198)的操作至少需要X0、X1和CA3個控制信號,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)的接數有GI和CI兩個控制信號。當GI為“0”且CI電平正跳時IR1接數。我們可把CI固定接¢(后沿有效),而GI由某位微碼控制產生;對數據總線轉送器件74245,它的操作B2,B3需兩個電平型控制信號。我們可以把B3固定接RF使運行時允許74LS245傳送,而傳送方向控制信號B2則另處理4、運算器模塊中的進位觸發(fā)器CY(74LS74),它的接數條件僅是CP當CP電平正跳時CY接收其D端數據:可以用“與”門實現CP=/(Mi*¢)<1>或者用“或”門實現CP=Mi+/¢<2>若采用式<1>,則Mi為“1”有效;若采用式<2>,則Mi為“0”有效;表1-1微操作控制信號及其實現方法指令助記符微操作控制信號控制信號有效性ADDARi(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->Ri(PC)+1->PCPCO,B1RC,B2,B3,WR,A,BP+1,CK0,00,0,0,0,I1,I01,↓MOVA,Ri(RI)->BUF->IDB->IR2RR,A,BCN’,M,S3,S2,S1,S00,I1,I0,0↑1,1,1,0.0.0(IR1,IR2)->IAB->OAB(M)->OAB->IDB->AOI,RI,RC,B2,B3,X0,X1,CA0,00,0,0,1,1LDAaddr(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->IR2(PC)+1->PCPCO,BIRC,B2,B3,WR,A,BP+1,CK0,00,0,0,,1,(IR1,IR2)->IAB->OAB(M)->OAB->IDB->AOI,BI,RC,B2,B3,X0,X1,CA0,00,0,0,1,1,STAaddrA->addr(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->IR2(PC)+1->PC0,00,0,0,1,JMPaddr(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->IR2(PC)+1->PCPCO,B1RC,B2,B3,CLP+1,CK0,00,0,0↑1↓JCaddr(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->IR2(PC)+1->PCPCO,B1RC,B2,B3,CLP+1,CK0,00,0,0↑1↓JMPaddr(PC)->IAB->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,↑設計微指令格式微指令長24位,若微指令采用全水平不編碼純控制場的格式,那么至多可有24個微操作控制信號可由微碼直接實現。如果采用分組編碼譯碼,那么n位微碼通過二進位譯碼可實現2n個互斥的微操作控制信號(即它們不可能在同一節(jié)拍內激活)。本階段設計任務是決定雙位長的微指令是否分段定義、各段段長;決定微指令各碼位含義和有效性;對其中尚需用硬件作后繼處理的信號加以注明.如M0-RC,表示對M0尚需作后繼處理才能產生有效的RC信號(注:RC為讀內存控制信號,負脈沖有效)。對于那些允許同時有效且有效性一致的微操作控制信號可以合用一個微碼表示。表1-2微指令格式和指令微程序指令助記符位23222120191817161514131211109876543210信號S3S2S1S0CnMX1X0OI,CL’,CP’CGOTLPOBCLP+1DRMLDWC’RC,RR,WR’有效電平********011*000001001010微地址取址微指令000H000000001000011101101010001002ADDA,Ri003100110111010111010111100004000000001000011001101010005006MOVARi007000000001000011101101010008010001000010001000100010009LDAaddr00A00000000000000000010001000B00000000001000100100010000C00DSTAaddr00E00000000000100011000101000F010011JMPaddr012100010001000100010001000013014SRC01510011001100110011001100101601701AJC01510011001100110011001100101601701A確定微程序控制方式這階段設計任務包括設計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”。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形成各微程序首地址,見表1-3。 MPC000H003H007H00BH00FH013H017H------取指微指令------圖1-2控存分布圖圖1-3微程序首址形成圖表1-3按指令操作碼散轉指令操作碼I7I6I5微程序首址MD10~MD0000001010011100101110111003H007H00BH00FH013H017H01BH01FH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FD—CES實驗儀提供的微程序控制模塊組成原理,采用計數增量方法。即每段微程序執(zhí)行過程中MPC加1記數,指向下一條微指令地址。編寫各指令的微程序根據指令流程和微指令格式仔細地逐條填寫微指令各碼位。表1-4指令系統(tǒng)和指令執(zhí)行流指令助記符指令功能指令編碼節(jié)拍微操作控制信號第一字節(jié)第二字節(jié)I7—I0指令助記符指令功能指令編碼節(jié)拍微操作控制信號取指微指令 T0(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->IR1(PC)+1->PC(MD)->MPC接數(A)->ACTPCO,BIRC,B2,B3,CI,GIP+1,CKMLDCC,CG0,00,0,0,01,0,0ADDA,Ri(A)+(Ri)A00000XRia7-a0T1(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->Ri(PC)+1->PC(A)ACT(ACT)+(Ri)ACn+4CYPCO,BIRC,B2,B3,WR,A,BP+1,CK0,00,0,0,1,1,1,MOVA,Ri(I7I6I5(Ri))->A0001X0Ria7-a0T1(RI)->BUF->IDB->IR2RR,A,BCN’,M,S3,S2,S1,S00,I1,I0,0,1,1,0,1,0T2(IR1,IR2)->IAB->OAB(M)->OAB->IDB->AOI,RI,RC,B2,B3,X0,X1,CA0,00.0.0,1,1,LDAaddr(addr)->A0010Xa10a9a8a7-a0T1(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->IR2(PC)+1->PCPCO,BIRC,B2,B3,WR,A,BP+1,CK0,00,0,0,,1,T2(IR1,IR2)->IAB->OAB(M)->OAB->IDB->AOI,BI,RC,B2,B3,X0,X1,CA0,00,0,0,1,1,MOVRi,#datadata->a00000XRia7-a0T1(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->Ri(PC)+1->PCPCO,BIRC,B2,B3,WR,A,BP+1,CK0,00,0,0,1,1,1,SRC(A)帶進位C右環(huán)移一位00010XXXT1(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->IR1(PC)+1->PCPCO,BIRC,B2,B3,CLP+1,CK0,00,0,0,1,T2(IR1,IR2)->IABIAB->PCOIIP01STAaddrA->addr0011X0a9a8a7-a0T1(PC)->IAB->OAB(M)->ODB->IDB->IR2(PC)+1->PCPCO,BIRC,B2,B3,CLP+1,CK0,00,0,0,1,JC若CY=1AddrPC否則PC加1011000a9a8a7-a0T1(PC)->IAB->OAB(M)->IDB->ODB->IR1(PC)+1->PCPCO,BIRC,B2,B3,CLP+1,CK0,00,0,0,1,T2(IR1,IR2)->IABIAB->PCOIIP01JMPAddrJMPaddr01110a9a8a7-a0T1(PC)->IAB->OAB(M)->IDB->ODB->IR1(PC)+1->PCIPCO,BIRC,B2,B3,CLP+1,CK0,00,0,0,1,T2(IR1,IR2)->IABIAB->PCOIIP01設計實驗接線表這張接線表須仔細設計,因為它是組裝實驗計算機的依據,(1)為避免遺漏,應按模塊逐個歸納整理,明確個模塊中個器件個控制信號的處理方法。(2)對于模塊中不用的器件,也應有所處理。例如:某實驗計算機不使用寄存器堆,但仍需對寄存器堆操作的信號作必要的控制,把讀寄存器堆信號RR接“1”(使其無效),以防止實驗計算機內數據流受寄存器堆信息干擾。又如:某實驗計算機的運算器不使用暫存器TMP,則務必將其輸出控制信號OT接“1”(使其無效),以防止實驗計算機內數據信息混亂。再如:某實驗計算機無停機指令,則應把運行觸發(fā)器數據輸入信號DR接“1”或將該觸發(fā)器接數脈沖信號RCP接“1”,以防止實驗計算機運行中意外停機。(3)盡量減少外接器件,以降低實驗計算機成本、節(jié)省接線時間、提高實驗計算機可靠性。以下是該實驗計算機組裝接線表。①運算器模塊累加器A:X0——M16X1——M17CA——фSR、SL:不用累加器暫存器ACT:CC——фCG——M5暫存器TMP:CT——“1”O(jiān)T——“0”算術邏輯單元ALU:Cn——M23M——M22S3——M21S2——M20S1——M19S0——M18輸出緩沖器BUFFER:OB——M8進位產生線路:P2、P1、P0:不用SB、SA——“1”CP——M12+ф②寄存器堆模塊:RR——“1”WR、A、B:不用③指令部件模塊指令寄存器IR1:GI——M4CI——ф指令寄存器IR2:CL——M10+фIR1、IR2輸出控制:OI——M11程序計數器PC:P+1——M9CLR——“1”LP——CYCK——фPC輸出控制:PCO——M9④內存模塊:RC——M14+фWC——M15+ф⑤總線緩沖模塊:B1——RFB2——M3B3——RF⑥微程序控制模塊微程序計數器MPC:MCLR——ROMCLK——POMLD——M1操作碼散轉控制:MD10-MD4——“0”MD3——I7MD2——I6MD1、MD0——“1”微指令寄存器MIR:MIG——M2⑦啟停和時序模塊:DR——M0RCP——“1”編寫調試程序實驗計算機調試程序包括:存取類指令調試程序、傳送類指令調試程序、算術邏輯類指令調試程序、跳轉類指令調試程序和I/O設備調試程序等。調試存、取及停機指令表1-5調試存、取及停機指令地址指令指令碼備注00255005LDA00280(002)=55=>A00602007STA00AA0(A)=55=>00A地址中0080A009HALTFF停機00A00鍵入首地址005,按LOAD鍵和連續(xù)運行鍵STRT,查看00A地址單元內容,應為55H。單拍運行(按STEP鍵)過程顯示如下所示: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)8.0.0.2.5.5.A.0.0.A.5.5.F.F.FF調試加法、右移指令表1-6調試加法、右移指令地址指令指令編碼備注0035500BLDA00280(002)=55=>A00C0200DMOVR0,A44(A)=55=>R000ELDA00388(003)=A9=>A00F03010ADDA,R00055+A9=FE(H)011SRCAC4FE右移一位為7F(H)012STA015A0(A)=7F=>01501315014HALTFF01500結果:(015)=7FH單拍運行(按STEP)過程顯示如下所示:P9P8P7(OAB信息)0.0.B.0.0.C.0.0.2.0.0.D.7.F.F.0.0.E.0.0.F.0.0.3.0.1.0.7.F.F.P6P5(ODB信息)8.0.0.2.5.5.4.4.5.5.8.8.0.3.A.9.0.0.F.E.0.1.1.7.F.F.0.1.2.0.1.3.0.1.5.0.1.4.7FFC.4.F.F.A.0.1.5.7.F.F.F.FF表1-7調試減法、左移指令地址指令指令編碼備注016LDA0028001702018MOVR0,A44019LDA0038801A0301BSUBA,R00401CRLCAC001DSTA020A001E2001FHALTFF020結果(020)=A8H單拍運行(按STEP鍵)過程顯示如下所示:P9P8P7(OAB信息)0.1.6.0.1.70.0.2.0.1.8.7.F.F.0.1.9.0.1.A.0.0.3.0.1.B.7.F.F.0.1.C.7.F.F.0.1.D.0.1.E.0.2.0.0.1.F.FFP6P5(ODB信息)8.0.0.2.5.5.4.4.5.5.8.8.0.3.A.9.0.4.5.4.C.0.F.F.A.0.2.0.A.8.F.F.FF編寫應用程序用實驗計算機指令系統(tǒng)編寫實驗計算機應用程序:編寫測試用的工作程序,并寫出內存映像,用二進制表示。然后代碼化用16進制來表示,本次設計的實驗計算機的最終目的是:能夠執(zhí)行雙字加法程序;********************DSADD********************;本程序實現雙字節(jié)有符號數加法。;入口參數:被加數在SOUH:SOU中,加數在RLTH:RLT中。;出口參數:補碼表示的結果在SOUH:SOU中,若發(fā)生溢出則STATUS:C置1,否則為0。;占用資源:W,STATUS,024H,025H,026H,027H,028H,一重堆棧。IFNDEFDSADD1#DEFINEDSADD1DSADDMOVFRLTH,WXORWFSOUH,WMOVWFTEMP1MOVFRLT,WADDWFSOU,FMOVFRLTH,WBTFSCSTATUS,CINCFSZRLTH,WADDWFSOUH,FDONE3MOVFSOUH,WXORWFTEMP1,W;檢測BIT6有沒有向BIT7進位RRFTEMP1,F;檢測BIT7有沒有進位XORWFTEMP1,F;BIT6的進位和BIT7的進位相異或RLFTEMP1,WRETURNENDIF實驗計算機的組裝實驗計算機的組裝,是指采用TTL器件實驗板實施前面設計的實驗接線表。FD-CES實驗儀提供的TTL器件實驗板參見實驗指導書。在正式組裝前,先檢驗將要使用的該實驗接線板,認清該板信號接線插座上所標符號,檢驗將要使用的集成電路型號。器件排列把要用的集成電路等元器件按功能相對集中地排列,同一條面包板上的電路插入方向盡可能一致。信號連線用紅導線將各集成電路“+5V”連通,用黑導線將各集成電階”地”連通。根據實驗計算機接線圖表按不同功能部件逐個連線,不同模塊或不同類型的信號線可用不同顏色的導線,以便查線和改線。實驗接線板安裝把實驗接線板安裝通過接插件可靠地安裝到FD-CES實驗儀上并鎖定。然后用萬能用表電阻檔(最好×1檔)檢查面包板上所插各器件的“+5V”和“地”是否分別和FD-CES的“+5V”和“地”相通,以保證加電后各器件能在正常的電源條件下工作。謹防“+5V”和“地”短路,TTL實驗板上的組裝接線:RR--------------------MIMIG-------------------GNDMD1---------------------+5VA----------------------I0MD10-----------------GNDMD0---------------------+5VB--

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