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2123334-火智英-组成原理课设
东北大学秦皇岛分校
计算机与通信工程学院
计算机组成原理课程设计
设计题目:指令系统及ALU设计
专业名称 计算机科学与计算 班级学号 2123334 学生姓名 火智英 指导教师 王和兴 设计时间 2014.12.22~2015.1.2
课程设计任务书
专业:计算机科学与技术 学号:2123334 学生姓名:
设计题目:指令系统及ALU设计
一、设计实验条件
808综合实验室
硬件:PC机
软件:Xilinx ISE ModelSim
编程语言:VHDL
二、设计任务及要求
1、 13号指令;
2、 16号指令;
3、 48号指令;
4、 断点方式下的微地址修改逻辑电路,实现“取指后,获取13、16、48号指令的微程序入口地址”;
5、 用四位半加器实现四位全加器;
三、设计报告的内容
3.1设计题目与设计任务(设计任务书)
题目:指令系统及ALU设计
3.1.1 13,16号,48号指令设计;
3.1.2 断点方式下的微地址修改逻辑电路,实现“取指后,获取13、16、48号指令的微程序入口地址”;
3.1.3 用四位半加器实现四位全加器
3.2前言(绪论)
融会贯通计算机组成原理课程的内容,通过知识的综合运用,加深对计算机系统各个模块的工作原理及相互联系的认识;
学习运用VHDL进行FPGA/CPLD设计的基本步骤和方法,熟悉EDA的设计、模拟调试工具的使用,体会FPGA/CPLD技术相对于传统开发技术的优点;培养科学研究的独立工作能力,取得工程设计与组装调试的实践经验。
3.3设计主体
3.3.1指令系统设计:
第13号指令:助记符:SUB A,R?
格式:操作码和地址码
操作码:SUB
功能:从累加器A中减去寄存器R?的值
寻址方式:寄存器直接寻址
第16号指令:助记符:SUB A, #II
格式:操作码和地址码
操作码:SUB
地址码:A, #II
功能:从累加器A中减去立即数II加入累加器A中
寻址方式:立即数寻址
第48号指令:助记符:CALL EM
格式:操作码和地址码
操作码:CALL
地址码:EM
功能:调用EM地址的子程序
寻址方式:直接寻址
3.3.2模型机硬件设计:
题目:断点方式下的微地址修改逻辑电路,实现“取指后,获取13、16、48号指令的微程序入口地址”
3.3.3其它设计:
题目:用四位半加器实现四位全加器
4系统设计
4.1模型机逻辑框图
图4.1整机逻辑框图
图4.2 芯片引脚逻辑框图
图4.4 CPU逻辑框图
4.2指令系统设计
第13号指令:SUB A,R?
指令类型:算术运算指令
第16号指令:SUB A,#II
指令类型:算术运算指令
第48号指令:CALL EM
指令类型:程序跳转指令
4.3微操作控制信号
1、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。
2、EMWR:程序存储器EM写信号。
3、EMRD:程序存储器EM读信号。
4、PCOE:将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上(MAR)。
5、EMEN:将程序存储器EM与数据总线DBUS接通,由EMWR和EMRD 决
是将DBUS数据写到EM中,还是从EM读出数据送到DBUS。
6、IREN:将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR。
7、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。
8、ELP:PC打入允许,与指令寄存器IR3、IR2位结合,控制程序跳转。
9、FSTC:进位置1,CY=1
10、FCLC:进位置0,CY=0
11、MAREN:将地址总线ABUS上的地址打入地址寄存器MAR。
12、MAROE:将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。
13、OUTEN:将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里。
14、STEN:将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。
15、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。
16、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。
17、CN:决
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