基本模型机的设计——不带进位与或运算指令的实现.doc

课程设计任务书 1.题目： 基本模型机的设计——不带进位与或运算指令的实现 2.设计的目的及设计原理 2.1设计的目的 运用所学的知识，通过使用软件HKCPT掌握各个单元模块的工作原理将其组成完整的系统，并了解程序编译、加载的过程，以及通过微单步、单拍调试理解模型机中的数据流向。本实验主要是设计不带进位与或运算指令的实现，将汇编语言程序设计，数字逻辑与或运算原理以及计算机组成原理3方面的知识结合到一起利用此软件平台实现连续几个数的不带进位的与或运算，从而了解逻辑运算运算单元的运行过程。 2.2设计的原理 2.2.1计算机中CPU是核心，它是通过指令和微指令的执行来工作的。指令 是计算机要完成的某一项功能。它对应到执行的过程中是一段微程序。一 段微程序含多条为指令，而一条微指令又含多个微命令。一个微命令驱动 某个硬件部件执行某种操作。通过这样一个关系，从而达到由计算机指令 来驱动计算机各个硬部件的协调工作以实现一条指令的执行。 2.2.2在各个模块中，各模块的控制的控制信号都是手动模拟产生的。而在真 正的实验系统中，模型机的运行是在微程序的控制下，实现特定指令的功能。在本实验平台中，模型机从内存中取出、解释、执行机器指令都将由微指令和之相配合的时序来完成，即一条机器指令对应一个微程序。 3.模型机的逻辑框图 其中运算器由2片74L181构成8位字长的ALU单元。2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，那来自数据总线的数据打入锁存器DR1。同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。 4.指令系统及其指令格式 4.1指令系统 此次实验涉及的指令有以下几种： MOV A，RI 将寄存器RI中的数据传递到累加器A中 MOV RI，A 将累加器A中的数据传递到寄存器RI中 MOV A, #data 将立即数传递到通用寄存器A中 ORL A，#data 逻辑或指令 ANL A，#data 逻辑与指令 STA addr 将寄存器中内容写入存储器中 HALT 停机指令 指令系统如下表： 指令助记符 指令功能 指令编码 微周期 微操作 取指微指令 T0 PC-地址总线-RAM RAM-数据总线-IR1 ORL A，#data (A)或data→A CF T0 T1 T2 T3 A→数据总线→DR1 RAM→数据总线→DR2 ALU→数据总线→A 取指微指令 ANL A，#data (A)或data→A DF T0 T1 T2 T3 A→数据总线→DR1 RAM→数据总线→DR2 ALU→数据总线→A 取指微指令 MOV A，R0 MOV A，R1 MOV A，R2 MOV A，R3 （RI）→A 3C 3D 3E 3F T0 T1 RI→数据总线→A 取指微指令 MOV R0，A MOV R1，A MOV R2，A MOV R3，A A→（RI） 4C 4D 4E 4F T0 T1 A→数据总线→RI 取指微指令 MOVA，#data Data→A 5F T0 T1 RAM→数据总线→A 取指微指令 STA addr （A）→addr 8F T0 T1 T2 RAM→数据总线→IR2 IR2→地址总线， A→RAM 取指微指令 HALT 停机 FF T0 停机 4.2指令格式 一般指令由操作码和操作码组成，如下所示： 操作码 地址码 此实验所涉及指令的格式如下： MOV指令采用双字节指令，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 操作码 × × Ri Data MOV指令采用单字节指令，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 操作码 A Ri MOV指令采用单字节指令，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 操作码 Ri A ORL逻辑或指令采用单字节指令，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 操作码 A data ANL逻辑与指令采用单字节指令，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 操作码 A data STA取数据指令，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 操作码 ×× ×× data addr 停机指令（HALT），其格式如下： 7