復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計-合肥工業(yè)大學(xué)計算機(jī)組成原理課程設(shè)計報告

課程設(shè)計報告一.設(shè)計目的本課程設(shè)計是《計算機(jī)組成原理》課程之后開設(shè)的實踐環(huán)節(jié)課程。通過本課程設(shè)計，使學(xué)生進(jìn)一步加深對計算機(jī)原理系列課程相關(guān)內(nèi)容的理解，把握CPU根底。二.設(shè)計題目簡單模型機(jī)設(shè)計三.設(shè)計要求基于計算機(jī)組成原理教學(xué)試驗系統(tǒng)設(shè)計并實現(xiàn)一個具有16條機(jī)器指令、承受8位計算機(jī)。具體要求做到：〔包括指令系統(tǒng)和硬件構(gòu)造。的微程序。對所設(shè)計的計算機(jī)進(jìn)展安裝與調(diào)試。編寫測試程序，對系統(tǒng)進(jìn)展驗證。編寫課程設(shè)計報告。四.試驗設(shè)備Dais-CMX16Dais-CMX16+計算機(jī)組成原理教學(xué)試驗系統(tǒng)一臺，PC機(jī)一臺五.指令格式與指令系統(tǒng)16I/O問及轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)指令。格式如下：776543210OP-CODERdRs其中，OP-CODE為操作碼，Rs為源存放器，Rd為目的存放器，并規(guī)定：00011011選定的存放器R0R1R2R397-12-1。2條訪問指令，即存數(shù)〔ST、取數(shù)〔LD，2即無條件轉(zhuǎn)移〔JM、結(jié)果為零或有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令〔BZ，指令格式為：77654321000MODE〕〕Rd其“00 尋址模式ME說明D為十六位地址段〔低八在前，高八隨后尋址模式ME說明00E=D直接尋址01E=(D)間接尋址10變址尋址11相對尋址I/O指令指令承受單字節(jié)指令，其格式如下：776543210OP-CODE0OP-CODE00Rd指令格式如下：776543210OP-CODE0000HALT指令，用于實現(xiàn)停機(jī)操作。指令系統(tǒng)167條，訪問內(nèi)存指令和程421條。下表列出了各條指令的格式、匯編符號、指令功能。LDAM,D,Rd00M00RdE→RdSTAM,D,Rd00M01RdRd→EJMPM,D00M1000E→PCBZCM,D00M1100E→PCMOVRd,Rs0100RsRdRs→RdADCRd,Rs0101RsRdRs+Rd+CY→RdSBCRd,Rs0110RsRdRs-Rd-CY→RdANDRd,Rs0111RsRdRs∧Rd→RdCLRRd100000Rd0→RdINCRd,Rs100100RdRs+1→RdCPLRd101000RdRd→RdRHRRd101100RdRd→RdRHLRd110000RdRd→RdINRd,I/O110100RdI/O→RdOUTRd,I/O111000RdRd→I/O11110000停機(jī)助記符指令格式功能簡單模型機(jī)指令系統(tǒng)助記符指令格式功能;助記符操作數(shù);助記符操作數(shù)指令碼長度;-----------------------------------------------------LDADR0,*003;直接字節(jié)送存放器R0LDADR1,*013;直接字節(jié)送存放器R1LDADR2,*023;直接字節(jié)送存放器R2LDADR3,*033;直接字節(jié)送存放器R3LDAIR0,*103;R0LDAIR1,*113;間接字節(jié)送存放器R1LDAIR2,*123;R2LDAIR3,*133;R3LDAXR0,*203;變址字節(jié)送存放器R0LDAXR1,*213;變址字節(jié)送存放器R1LDAXR2,*223;變址字節(jié)送存放器R2LDAXR3,*233;變址字節(jié)送存放器R3LDARR0,*303;R0LDARR1,*313;R1LDARR2,*323;R2LDARR3,*333;R3STAD*,R0043;R0送直接字節(jié)STAD*,R1053;R1送直接字節(jié)STAD*,R2063;R2送直接字節(jié)STAD*,R3073;R3送直接字節(jié)STAI*,R0143;存放器R0送間接字節(jié)STAI*,R1153;存放器R1送間接字節(jié)STAI*,R2163;存放器R2送間接字節(jié)STAI*,R3173;存放器R3送間接字節(jié)STAX*,R0243;R0送變址字節(jié)STAX*,R1253;R1送變址字節(jié)STAX*,R2263;R2送變址字節(jié)STAX*,R3273;R3送變址字節(jié)STAR*,R0343;存放器R0送相對字節(jié)STAR*,R1353;存放器R1送相對字節(jié)STAR*,R2363;存放器R2送相對字節(jié)STAR*,R3373;存放器R3送相對字節(jié)JMPD*083;直接轉(zhuǎn)移JMPI*183;間接轉(zhuǎn)移JMPX*283;變址轉(zhuǎn)移JMPR * 38 3 ;相對轉(zhuǎn)移BNZCD*0C3;CY=0Z=0時直接轉(zhuǎn)移BNZCI*1C3;CY=0Z=0時間接轉(zhuǎn)移BNZCX*2C3;CY=0Z=0時變址轉(zhuǎn)移BNZCR*3C3;CY=0Z=0時相對轉(zhuǎn)移MOVR0,R0401;存放器R0R0MOVR1,R0411;存放器R0R1MOVR2,R0421;存放器R0R2MOVR3,R0431;存放器R0R3MOVR0,R1441;存放器R1R0MOVR1,R1451;存放器R1R1MOVR2,R1461;存放器R1R2MOVR3,R1471;存放器R1R3MOVR0,R2481;存放器R2R0MOVR1,R2491;存放器R2R1MOVR2,R24A1;R2R2MOVR3,R24B1;R2R3MOVR0,R34C1;R3R0MOVR1,R34D1;存放器R3R1MOVR2,R34E1;R3送存放器R2MOVR3,R34F1;R3送存放器R3ADCR0,R0501;存放器R0R0ADCR1,R0511;存放器R0R1ADCR2,R0521;存放器R0R2ADCR3,R0531;存放器R0R3ADCR0,R1541;存放器R1R0ADCR1,R1551;存放器R1R1ADCR2,R1561;存放器R1R2ADCR3,R1571;存放器R1R3ADCR0,R2581;存放器R2R0ADCR1,R2591;存放器R2R1ADCR2,R25A1;R2R2ADCR3,R25B1;R2R3ADCR0,R35C1;R3R0ADCR1,R35D1;存放器R3R1ADCR2,R35E1;R3帶進(jìn)位加到存放器R2ADCR3,R35F1;存放器R3帶進(jìn)位加到存放器R3SBCR0,R0601;存放器R0R0SBCR1,R0611;存放器R0R1SBCR2,R0621;存放器R0R2SBCR3,R0631;存放器R0R3SBCR0,R1641;存放器R1R0SBCR1,R1651;存放器R1R1SBCR2,R1661;存放器R1R2SBCR3,R1671;存放器R1R3SBCR0,R2681;存放器R2R0SBCR1,R2691;存放器R2R1SBCR2,R26A1;R2R2SBCR3,R26B1;R2R3SBCR0,R36C1;R3R0SBCR1,R36D1;存放器R3R1SBCR2,R36E1;R3帶進(jìn)位減到存放器R2SBCR3,R36F1;R3帶進(jìn)位減到存放器R3ANDR0,R0701;存放器R0“與“R0ANDR1,R0711;存放器R0“與“R1ANDR2,R0721;存放器R0“與“R2ANDR3,R0731;存放器R0“與“R3ANDR0,R1741;存放器R1“與“R0ANDR1,R1751;存放器R1“與“R1ANDR2,R1761;存放器R1“與“R2ANDR3,R1771;存放器R1“與“R3ANDR0,R2781;存放器R2“與“R0ANDR1,R2791;存放器R2“與“R1ANDR2,R27A1;存放器R2“與“R2ANDR3,R27B1;存放器R2“與“到存放器R3ANDR0,R37C1;存放器R3“與“R0ANDR1,R37D1;存放器R3“與“到存放器R1ANDR2,R37E1;R3“與“R2ANDR3,R37F1;R3“與“R3CLRR0801;清零存放器R0CLRR1811;清零存放器R1CLRR2821;清零存放器R2CLRR3831;清零存放器R3INCR0,R0901;R01R0INCR0,R1911;R11R0INCR0,R2921;R21R0INCR0,R3931;R31R0CPLR0A01;存放器R0取反CPLR1A11;存放器R1取反CPLR2A21;存放器R2取反CPLR3A31;存放器R3取反RHRR0,R0B01;R0帶進(jìn)位循環(huán)右移RHRR0,R1B11;R1帶進(jìn)位循環(huán)右移RHRR0,R2B21;R2帶進(jìn)位循環(huán)右移RHRR0,R3B31;R3帶進(jìn)位循環(huán)右移RLR0,R0C01;存放器R0帶進(jìn)位循環(huán)左移RLR0,R1C11;存放器R1帶進(jìn)位循環(huán)左移RLR0,R2C21;存放器R2帶進(jìn)位循環(huán)左移RLR0,R3C31;存放器R3帶進(jìn)位循環(huán)左移ININR0,IOLD01;IOL數(shù)據(jù)讀出到存放器R0IN R1,IOL

D1 1

;IOL數(shù)據(jù)讀出到存放器R1INR2,IOLD21;IOL數(shù)據(jù)讀出到存放器R2INR3,IOLD31;IOL數(shù)據(jù)讀出到存放器R3OUTIOH,R0E01;將存放器R0數(shù)據(jù)寫入到IOHOUTIOH,R1E11;將存放器R1數(shù)據(jù)寫入到IOHOUTIOH,R2E21;將存放器R2數(shù)據(jù)寫入到IOHOUTIOH,R3E31;將存放器R3數(shù)據(jù)寫入到IOHHALT““F01;停機(jī)(總線鎖定)六.簡單模型及數(shù)據(jù)通路圖六.簡單模型及數(shù)據(jù)通路圖七.微程序掌握器原理承受微程序設(shè)計方法設(shè)計掌握單元的過程就是編寫每一條機(jī)器指令的微程機(jī)器指令數(shù)再加上對應(yīng)取址、間接尋址和中斷周期的微程序。成二進(jìn)制代碼，并將二進(jìn)制代碼表轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制格式文件。M23M23M22M21M20M19M18M17M16M15M14M13M12M11M10M9M8M7M6M5M4M3M2M1M0E/MIPMWRR/M目的編碼OPMCNS2S1S0源編碼XPWALUIuIEIRIczIdsM19M18M19M18M17M10M9M8功能功能X2X1X0O2O1O0111制止111制止110ALU110MAR101SP101BX100IOR100AX011MRD011SP010XRD010IOW001RRD001XWR000PC000RWR八.測試源程序;簡單模型機(jī)程序#LOAD“MXJ4.IS“ ;預(yù)調(diào)入指令系統(tǒng)/微程序org0start:CLRr0;CLRr1;CLRr2;CLRr3;存放器清零LDA_Xr0,0060h;變址送存放器R0INC r0,r2;r2自加送到R0CLR r0;r0清零IN r0,iol;從IO輸入到R0IN r2,iol;從IO輸入到R2RL r3,r0;R0左移送到R3CLR R3AND r0,r2;R2R0與運算CPL r0;R0取反OUT ioh,r0;從R0輸出數(shù)據(jù)到IOMOV r1,r0;R0送到R1MOV R3,R2;SBCr2,r0;R