计组课设-微指令的设计实验课案.doc

计算机组成原理课程设计报告 班级：计算机/物联网 班 姓名： 学号： 完成时间： 2016.1.14 一、课程设计目的 1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步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．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念； 3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。 二、课程设计的任务 针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除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；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。 三、 课程设计使用的设备（环境） 1．硬件 COP2000实验仪 PC机 2．软件 COP2000仿真软件 四、课程设计的具体内容（步骤） 1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现 该模型机指令系统的特点： 从指令字长来看该模型机指令系统包含单字长和双字长两种格式的指令，字长为8位，对于需要访问内存的指令都是双字长的，指令系统中大多数指令是单字长；从指令操作码是定长和变长来看，这里认为，虽然ADD A, R?和ADD A, @R?都是执行加法操作，但他们是不同的指令，将指令格式中寻址寄存器的两位也认为是操作码的一部分，这两条指令的操作码不同。因此，指令系统的指令格式是定长操作码的，操作码为6位。 1)双字长的指令格式如下： 举例： 助记符 机器码1 机器码2 ADD A, MM 000110xx MM ADD A, #II 000111xx II MOV A, MM 011110xx MM 2)单字长的指令格式如下： 举例： 助记符 机器码1 机器码2 ADD A, R? 000100xx OR A, R? 011000xx MOV R?, A 100000xx 该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）： 该模型机微指令系统的微指令格式是水平型微指令，微指令的字长为24位，是机器字长的3倍，每条微指令仅包含微操作控制字段，无顺序控制字段。操作控制字段的每一位对应一个微操作，采用字段直接译码的方式对系统进行控制。微指令的具体格式如下： 举例：微指令CBFFFF：取指令 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 表2 微指令控制信号的功能 操作控制信号 控 制 信 号 的 说 明 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和微指令计器μC。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R0R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。RWR 写寄存器组R0R3，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 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 S0 COP2000中有7个寄存器可以向数据总线输出数据, 但在某一特定时刻只能有一个寄存器输出数据. 由X2,X1,X0决定那一个寄存器输出数据。 X2 X1 X0 输出寄存器 0 0 0 IN_OE 外部输入门 0 0 1 IA_OE 中断向