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课 程 设 计
(计算机组成原理)
目 录
1总体设计方案...................................................................................................................1
1.1 课程设计的目的........................................................................................................1
1.利用COP2000实验平台上设计指令微指令(微程序)系统并验证,掌握微程序设
计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系;.................................1
1.2 课程设计的任务........................................................................................................1
1.2.1 详细了解并掌握COP2000模型机的微程序控制原理,通过综合实验来实现 1
2设计原理.......................................................................................................................6
3设计结论和心得.............................................................................................................25
1总体设计方案
1.1 课程设计的目的
1.利用COP2000实验平台上设计指令微指令(微程序)系统并验证,掌握微程序设计
控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系;
2.在部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成,系统地构造一台基本模型计算机。
1.2 课程设计的任务
利用COP2000实验仪,详细了解该模型机的指令/微指令系统入手,以实现加法和减法运
算功能为应用目标,在COP2000的集成开发环境下,设计全新的指令系统并编写对应的微
程序;之后编写实现直接寻址、间接寻址、加减法、与、或、移位、跳转操作、输出操作
的程序进行设计的实验。
注意:
每个设计汇编语言程序代码不得少于10条。
1.2.1 详细了解并掌握COP2000模型机的微程序控制原理,通过综合实验来实现
COP2000模型机指令系统的特点:
COP2000 模型机包括了一个标准 CPU 所具备所有部件,这些部件包括:运算器
ALU、 累加器 A、工作寄存器 W、左移门 L、直通门D、右移门R、寄存器组 R0-R3、程
序计数器 PC、地址寄存器 MAR、堆栈寄存器 ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输
出端口寄存 器 OUT、程序存储器EM、指令寄存器 IR、微程序计数器 uPC、微程序存储
器 uM,以及中 断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电
路用 CPLD 来实 现,其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组
合 逻 辑 控 制 来 代 替 。
模型机为 8 位机,数据总线、地址总线都为8 位,但其工作原理与16 位机相同。相比
而 言 8 位机实验减少了烦琐的连线,但其原理却更容易被学生理解、吸收。 模型机的
指令码为 8 位,根据指令类型的不同,可以有 0 到 2 个操作数。指令码的最低 两位用来
选择 R0-R3 寄存器,在微程序控制方式中,用指令码做为微地址来寻址微程序存 储器,
找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中,按时序用指令码产生相应的控 制
位。在本模型机中,一条指令最多分四个状态周期,一个状态周期为一个时钟脉冲,每个
状态周期产生不同的控制逻辑,实现模型机的各种功能。模型机有 24 位控制位以控制寄
存 器的输入、输出,选择运算器的运算功能,存储器的读写。
24 位控制位分别介绍如下:
XRD : 外部设备读信号,当给出了外设的地址后,输出此信号,从指定外设读数据
EMWR: 程序存储器 EM 写信号。
EMRD: 程序存储器 EM 读信号。
PCOE: 将程序计数器 PC 的值送到地址总线 ABUS 上。
EMEN: 将程序存储器 EM 与数据总线 DBUS 接通,由 EMWR 和 EMRD 决定是
将 DBUS 数据写 到 EM 中,还是从 EM 读出数据送到 DBUS。
IREN: 将程序存储器 EM 读出的数据打入指令寄存器 IR 和微指令计数器 uPC。
EINT: 中断返回时清除中断响应和中断请求标志,便于下次中断。
ELP: PC 打入允许,与指令寄存器的 IR3、IR2 位结合,控制程序跳转。
MAREN:将数据总线 DBUS 上数据打入地址寄存器 MAR。
MAROE:将地址寄存器 MAR 的值送到地址总线 ABUS 上。
OUTEN:将数据总线 DBUS 上数据送到输出端口寄存器 OUT 里。
STEN: 将数据总线 DBUS 上数据存入堆栈寄存器 ST 中。
RRD: 读寄存器组 R0-R3,寄存器 R?的选择由指令的最低两位决定。
RWR: 写寄存器组 R0-R3,寄存器 R?的选择由指令的最低两位决定。
CN: 决定运算器是否带进位移位,CN=1 带进位,CN=0 不带进位。
FEN: 将标志位存入 ALU 内部的标志寄存器。
X2: X2、X1、X0 三位组合来译码选择将数据送到 DBUS 上的寄存器。
X1: 见 16 页表。
X0: WEN: 将数据总线 DBUS 的值打入工作寄存器 W 中。
AEN: 将数据总线 DBUS 的值打入累加器 A 中。
S2: S2、S1、S0 三位组合决定 ALU 做何种运算。
S1: 见 14 页表。
S0:
1.2.2 模型机寻址方式
模型机的寻址方式分五种:
累加器寻址: 操作数为累加器 A,例如“CPL A”是将累加器 A 值取反,还有些 指令是
隐含寻址累加器 A,例如“OUT”是将累加器 A 的值输出到输 出端口寄存器 OUT。
寄存器寻址: 参与运算的数据在 R0-R3 的寄存器中,例如 “ADD A,R0”指令 是将寄
存器 R0 的值加上累加器 A 的值,再存入累加器 A中。
寄存器间接寻址: 参与运算的数据在存储器 EM 中,数据的地址在寄存器 R0-R3 中,
例 如 “MOV A,@R1”指令是将寄存器 R1 的值做为地址,把存储器 EM 中该地址的内
容送入累加器 A中。
存储器直接寻址: 参与运算的数据在存储器 EM 中,数据的地址为指令的操作数。例如
“AND A,40H”指令是将存储器 EM 中 40H 单元的数据与累加器 A的值做逻辑与运算,
结果存入累加器 A。
立即数寻址: 参与运算的数据为指令的操作数。例如 “SUB A,#10H”是从累加 器 A
中减去立即数 10H,结果存入累加器 A。
1.2.3该模型机指令系统的特点(包括其微指令格式的说明等):
①总体概述
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资源评论
- vues2022-06-26挺好用的,感谢了,使用不错。
敲代码去
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