95微机原理课程设计

课程设计课程名称电子计算机组成原理题目名称加法指令的设计与实现专业班级09计算机科学本（3）学生姓名金亮兵学号50902013008指导教师李长旺二○一一年六月二十二日班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—509020130081目录一课程设计概述...........................................................................................................................21.1课程设计目的....................................................................................................................21.2课程设计任务和基本要求.................................................................................................2二课程设计目标...........................................................................................................................22.1设计ADD(加法)指令........................................................................................................2三课程设计基本原理...................................................................................................................23.1指令格式.............................................................................................................................23.2uM微程序设计...................................................................................................................33.3分析指令.............................................................................................................................3四课程设计程序运行.....................................................................................................................43.1仿真程序............................................................................................................................43.2反汇编程序........................................................................................................................5将程序汇编成机器码，观察反汇编窗口，会显示出程序地址，机器码，反汇编地址，如表3-1。....................................................................................................................................53.3运行程序.............................................................................................................................5五设计心得...................................................................................................................................10六参考文献...................................................................................................................................11班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—509020130082一课程设计概述1.1课程设计目的通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。为今后的科研打下扎实的基础。1.2课程设计任务和基本要求（1）按给定的数据格式和指令系统，理解为程序控制器的设计原理。（2）设计给定机器指令系统遗迹微程序流程图，按照指令格式写出微程序的微指令代码。（3）将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块联机，组成一台模拟计算机。（4）用微程序控制器控制模型机的数据通路。（5）掌握机器指令与微指令的关系，建立计算机的整机概念，掌握计算机的控制机制。二课程设计目标2.1设计ADD(加法)指令设计指令ADDR？，R？，按指定应用项目进行汇编指令格式及功能设计，并设计相应的机器指令代码。三课程设计基本原理3.1指令格式表2-1指令格式助记符机器指令码（二进制）说明微程序的入口地址（十六进制）ADD00000100寄存器R?内容相加再送入到R？中04（取指令后续微指令默认地址为04）班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—5090201300833.2uM微程序设计图2-1uM微程序设计3.3分析指令“ADDR?,R？”本指令是寄存器叠加指令，可分为四步，首先从寄存器R?中读出数据送入到工作寄存器W中，从寄存器R？中读数，RRD有效，数据打入到W中，WEN有效，根据描述选中指令“ADDR?,R？”的第一行，如图2-2，将有效信号的“勾”去掉，使其有效，这条微指令的值为FFF7EF。第二步首先从寄存器R?中读出数据送入到累加寄存器A中，从寄存器R？中读数，RRD有效，数据打入到W中，AEN有效，根据描述选中指令“ADDR?,R？”的第二行，如图2-3，将有效信号的“勾”去掉，使其有效，这条微指令的值为FFF7F7。第三步，执行加法操作，结果存入到A中。执行加法操作，S2S1S0值应为000（二进制），结果无需移位直接输出到DBUS，X2X1X0的值就要为100（二进制），从DBUS将数据再存入到A中，AEN应有效，根据描述选中指令“ADDR?,R？”的第三行，如图2-4，将有效信号的“勾”去掉，使其有效，这条微指令的值为FFFE90。第四步，将数据从直通门打入到寄存器R？中，RWR有效，X2X1X0的有效值为100（二进制），与此同时，ABUS和IBUS空闲，取之操作可以并行执行，也就是以PC为地址，从EM中读出下条将要执行指令的机器码，并锁存IR和uPC中，根据取指操作的说明，EMRD、PCOE、IREN要有效，根据上面描述，选中指令“ADDR?,R？”的第四行，如图2-5，将有效信号的“勾”去掉，使其有效，这条微指令的值为CBFB9F。图2-2T3状态班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—509020130084图2-3T2状态图2-4T1状态图2-5T0状态四课程设计程序运行3.1仿真程序用增加设计的指令后的仿真的软件执行下列程序，在源程序窗口输入下面程序，如图3-1。MOVR1,#2HADDR1,R1END图3-1程序仿真班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—5090201300853.2反汇编程序将程序汇编成机器码，观察反汇编窗口，会显示出程序地址，机器码，反汇编地址，如表3-1。表3-1反汇编程序程序地址机器码反汇编指令指令说明008D02MOVR1，#02H立即数存入寄存器R10205ADDR1，R1数据叠加再存入到R13.3运行程序按快捷键F11，执行“单微指令运行”功能，第一步执行第一条指令“MOVR1,#2H”，从EM中读出立即数02存入到寄存器R1，如图3-2，图3-3。图3-2从EM中读数班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—509020130086图3-3数据存入到R1中第二步执行第二条指令“ADDR1,R1”先取出指令，再将寄存器中的数打入工作寄存器W中，和累加器A中，然后进行加运算，结果存入到直通门和累加器A中，最后将直通门中的数存入寄存器R1中，分别如图3-4、图3-5、图3-6、图3-7、图3-8，程序结束班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—509020130087图3-4取第二条指令图3-5将数存入工作寄存器W中班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—509020130088图3-6将数存入累加器A中图3-7进行加运算，结果存到直通门D和累加器A中班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—509020130089图3-8将直通门中的数打入到寄存器R1中班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—5090201300810五设计心得在这里首先感谢李长旺老师的悉心指导、教诲、督促和帮助。让我的计算机组成原理课程设计经过几周的时间和自己不懈的努力按时完成。通过这次课程设计，对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深了对组成原理理论课程的理解。通过自己对一系列微程序的编写，对程序执行的流程以及指令之间的跳转有了更深的理解，能够根据流程图和机器指令写出相应微程序，对简单模型机里的数据流向图也有了一定的理解，能看懂根据自己编写的微程序在模型机上的一步步流向，对ADD指令的运用更加熟悉，对它们微程序的一步步流程也有了清晰的认识，通过对机器指令和微指令的分析和编写，理解了指令代码所对应的功能。本次实验中，在微程序的调试中花费不少时间，但通过观察模型机上的操作流向来检查错误收获较大，模型机能比较准确的看出自己出错的地方（即数据没有向题目要求的地方流动），通过对程序进行多次调试修改以及老师的帮助指导下得到正确结果。在这次课程设计中，很多计算机组成原理的知识在实际中得到运用，对组成原理的很多内容有了一个直观的认识，自身理论知识和动手能力得到很大提高。有很大的收获。班级—09本科3班姓名—金亮兵学号—5090201300811六参考文献1．计算机组成原理教学实验设备及实验指导书（THTJZ-2型）浙江天煌科技实业有限公司2．电子计算机组成原理（蒋本珊）北京理工大学出版社