SE2_2综合性实验报告.doc

计算机组成原理课程设计 小组成员、组内分工及各成员成绩 学号 姓名 （组长排第一个） 分工 工作量比例（组长指定） 自评成绩 （组长指定） 201030690224 莫华焕 通用寄存器组、取指及调试 35% 98 201030690202 蔡曼佳 存储器 25% 95 201030690230 周加伟 控制逻辑 25% 96 201030050705 胡俊峰 ALU 15% 85 【分工包括：取指及调试、控制逻辑、执行(ALU相关)、通用寄存器组、存储器等】 （六）实验要求 根本目标：缩小到8位的数据通路，也即是4位OP和4位的地址码。（参考代码是16位数据通路，也即8位OP和8位的地址码） (参见实践报告.doc中的9-11页的指令系统总体说明) 学生按照实验要求，在实验平台上实现具有存储与运算功能的计算机系统，并能通过测试，以验证其正确性。具体要求如下： （1）取指及调试(组长兼任)。 熟悉指令取指过程，并把16位的部分改为8位。使用DebugController和系统中的调试模块(reg_testa.vhd，reg_test.vhd)。 （2）熟悉电原理图的连接，以通用寄存器组部分为例。 实现上，用实验4所用的简单通用寄存器组（4个寄存器+1个2-4译码器+2个4选1多路开关）设计方法，替代参考代码中的通用寄存器组部分。 （3）学习和掌握控制逻辑。 设计一套指令集（可在原参考代码指令集的基础上做删减，从中选取16条基本的指令），并修改控制器中指令集的译码部分。 （4）执行部件，ALU的改造。 可在原参考代码的基础上，改变某些运算功能的实现方式，比如加、减、增1、减1等算术运算。 实现上，原参考代码采用了最少编码量的“+”、“-”号实现。可以改用通过port map语句调用系统自带的加法器，也可以进一步自己编写加法器，然后用port map语句调用。 （5）存储器部分的加入。 原参考代码采用的带外部存储器的模式。实现上，可以在实验3的基础上，设计一个适合加到本CPU系统的存储器部分，通过与原参考代码系统连接外带存储器的数据线、控制线和地址线相连接。 此部分设计中，存储器的指令置入是一个难点。可以考虑简单点的作为只读模式把指令写死在存储器中（可用于验证指令的执行）；或者考虑在reset的那一拍里，实现存储器中待指令的置入。 存储器模块单独调试可行后再加到系统上。 （九）总结构图 （十）指令集 （参考实验大纲中的示例，结合各小组自己的设计），撰写内容可参照参考材料的 实践报告.doc中的指令系统总体说明 (p9-11页) 指令格式分类（按指令字长和操作数不同）： ① 单字单操作数指令 7 4 3 2 1 0 OPCODE DEST_REG 0000 OPCODE OFFSET 包括：DEC,SHL,SHR,JR,JRC ② 单字双操作数指令 7 4 3 2 1 0 OPCODE DEST_REG SOUR_REG 包括：ADD,AND,CMP,XOR,OR,MVRR,ADC,LDRR,STRR ③ 双字单操作数指令 7 4 3 2 1 0 OPCODE 0000 0000 ADR 包括：JMPA ④ 双字双操作数指令 7 4 3 2 1 0 OPCODE DEST_REG 0000 DATA 包括：MVRD 指令的分组及节拍： 由于没有中断操作，本机指令的执行步骤可概括如下： 读取指令：地址寄存器-指令地址，修改PC内容使其指向下一条将要执行的指令； 读内存，指令寄存器-读出的内容。 分析指令 执行指令：通用寄存器之间的运算或传送，可1步完成； 读写内存，通常要两步完成。 根据指令的执行步骤不同，可以把全部指令分为A、B两组。其中A组指令完成的是通用寄存器之间的数