基本模型机扩展(减法运算)讲解.doc

《计算机组成原理》课程设计报告 （2015——2016年度第一学期） 题 目 基本模型机扩展（减法运算） 专 业 班 级 姓 名 学 号 云南师范大学教务处编印 《计算机组成原理》课程设计 成 绩 评 定 学号 姓名 成绩 备注 指导教师： 目录 1 引言 1 2 设计过程 3 2.1扩展减法指令设计 3 2.1 ZY15Comp12BB基本模型机简介 3 2.2 ZY15Comp12BB基本模型机指令格式与SUB指令格式设计 4 2.3 ZY15Comp12BB基本模型基本机指令系统微操作序列简介 4 2.3.1 READ、WRITE和RUN微操作序列 4 2.3.2 IN、OUT、ADD、STA和JMP指令微操作序列 5 2.3.3 SUB指令微操作序列设计 7 2.4.ZY15Comp12BB基本模型机基本机指令系统微操作序列简介 8 2.4.1微操作指令格式 8 2.4.2 SUB微程序 8 3. 扩展减法指令的测试 10 3.1按联机运行程序要求编写汇编语言与机器语言测试程序 10 3.2编写微程序 10 3.3连接模型机 11 3.4输入与验证机器语言程序与微程序 11 3.5单步执行程序，记录运行结果 12 4总结 16 5 参考文献： 17 1 引言 本模型机实现的功能有：IN（输入）,OUT（输出），SUB（减法），STA（存数），JMP（跳转）。设计进行开始,在了解微程序的基本格式, 及各个字段值的作用后, 按微指令格式参照指令流程图，设计出程序以及微程序，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码转换为联机操作时的十六进制格式文件。根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址。设计的减法中, 被减数和减数都由调试人员输入, 最后上机调试，各个功能运行结果正确。 设计目标：对ZY15Comp12BB计算机组成原理教学实验系统的基本模型机扩展一条直接寻址的减法指令SUB addr。例如SUB[30H](R0把括号里面的30H作为被减数减去R0中的值再传回R0中进行保存。 摘要：本论文主要论述了在基本模型机扩展一条直接寻址的减法指令。在ZY15Comp12BB基本模型机上设计出IN（输入）,OUT（输出），SUB（减法），STA（存数），JMP（跳转）五条指令。为其写出相对应的指令格式实现指令系统微操作序列。将所有的微指令编写成机器语言的二进制代码表格。并对其设计的扩展减法指令进行联接模型机单步执行程序测试记录下运行结果，验正所编写的指令的正确性。 关键词：基本模型机、减法指令、微程序 2.1扩展减法指令设计 2.1.1 ZY15Comp12BB基本模型机简介 图1数据通路 （1）运算器单元（ALU UINT） 运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并－串型8位ALU；两个8位寄存器DR1和DR2为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。ALU的S0～S3为运算控制端，Cn为最低进位输入，M为状态控制端。ALU的输出通过三态门74LS245连到数据总线上，由ALU-B控制该三态门。 （2）寄存器单元（REG UNIT） 该部分由3片8位寄存器R0、R1、R2组成，它们用来保存操作数用中间运算结构等。三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由LDRi和RS-B根据机器指令进行选通。 （3）指令寄存器单元（INS UNIT） 指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由LDIR控制其选通。 （4） 时序电路单元（STATE UNIT） 用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。 （5） 微控器电路单元（MICRO－CONTROLLER UNIT） 微控器主要用来完成接受机器指令译码器送来的代码，使控制转向相应机器指令对应的首条微代码程序，对该条机器指令的功能进行解释或执行的工作。由输入的W/R信号控制微代码的输出锁存。由程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）实现程序的取指功能。 （6） 逻辑译码单元（LOG UNIT） 用来根据机器指令及相应微代码进行译码使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，及工作寄存器R0、R1、R2的选通译码。 （7）主存储器单元（MAIN MEM） 用于存储实验中的机器指令。 （8） 输入输出单元（INPUT/OUTPUT DEVICE） 输入单元