华科计算机组成原理课程设计--扩展指令

在本次华科计算机组成原理的课程设计中，学生们被要求扩展TEC-2000A教学机的汇编指令集，以增强其功能。设计的任务包括自定义四条扩展指令，它们分别是NINC、DERC、NINR以及HORHDR和SR寄存器的逻辑操作。这些指令的详细解释如下： 1. **NINC**：这条指令的功能是对一个指定的寄存器进行加1操作，然后取反。在传统的二进制计算中，加1通常会导致数值增加1，而取反则会将每一位反转，0变为1，1变为0。这条指令可以用于实现对数据的非增一操作，可能在某些特定的逻辑或加密算法中有所应用。 2. **DERC**：这个指令表示减1并右移。它首先对寄存器的值减去1，然后将结果向右移一位。右移操作在计算机中常用于除法的近似计算，或者在位操作中处理位字段。减1操作后紧接着的右移可能会在处理位标志或执行循环逻辑时特别有用。 3. **NINR**：这条指令结合了加1和右移操作，同时在每次操作后取反。这可能导致数值在增加后经历一次位反转，然后右移，从而提供了一种非线性的位操作，可能在某些复杂的数据处理场景中有独特用途。 4. **HORHDR and SR**：这个指令涉及两个寄存器——HORHDR和SR（可能是Horizontal Register和Status Register的缩写）之间的逻辑与操作。逻辑与是一种位操作，它对两个操作数的每一位进行比较，只有当两者都为1时，结果位才为1。这种操作通常用于创建掩码、测试特定位设置或清除，以及在布尔逻辑中。 在实现这些扩展指令时，学生需要考虑如何在TEC-2000A的CPU中添加相应的硬件支持，以及如何在系统监控程序中扩展汇编语言，以便软件能够理解和执行这些新的指令。这涉及到对运算器、控制逻辑和存储单元的理解，以及微指令格式的设计。 运算器部分，如描述中所示，是基于AM2901芯片构建的，这些芯片可以组合成16位运算器，支持进位和位操作。微指令格式控制了运算器的操作，包括数据来源、运算功能以及结果处理。例如，通过不同的微指令编码，可以实现不同类型的运算，如数据的加法、乘法、逻辑操作等。 课程设计的目的不仅在于让学生熟悉计算机硬件的内部构造，还在于提高他们设计和实现硬件系统的能力。通过这样的实践，学生能够将理论知识应用于实际问题，为未来更高级别的硬件设计奠定基础。此外，设计新指令的过程也锻炼了他们的编程和逻辑思维能力，让他们更好地理解计算机指令集的灵活性和重要性。