计算机组成原理课程设计报告(if-else_语句).doc

1 微程序控制器原理 1 2 模型机结构及各模块功能 2 2.1 模型机的结构图如下： 2 2.2各模块简介 2 3 微指令格式介绍 3 4 指令系统说明 4 5 指令流程图 5 6 内存中机器指令序列 5 7 微程序清单 6 8 心得体会 7 1 微程序控制器原理 微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。即仿照通常的解题程序的方法，把操作控制信号编成所谓的“微指令”，存放到一个只读存储器里。当机器运行时一条又—条地读出这些“微指令”，从而产生全机所需要的各种操作控制信号，使相应部件执行所规定的操作。 微程序控制器的原理框图如下所示。 控制存储器：存放实现全部指令系统的微程序，它是一种只读型存储器。要求速度快，读出周期短。 微地址寄存器：存放读出微指令的直接地址，决定要读取的下一条微指令的地址。 微命令寄存器：保存读出微指令的操作控制字段和判别测试字段的信息。 地址转移逻辑：承担自动完成修改微地址的任务。 2 模型机结构及各模块功能 2.1 模型机的结构图如下： 2.2各模块简介 内存：即主存，存放指令序列和数据，其存容量为2KB。 ALU：CPU的算术逻辑单元，进行各种算术逻辑运算。 DR1、DR2：CPU的两个数据缓冲寄存器，用来暂时存放由数据存储器读出的一个数据字，或来自外部接口的一个数据字。 R0、R1、R2：通用寄存器。其功能是：当算术逻辑单元执行算术或逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。在微程序控制中只有R0可用。 AR：地址寄存器，用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址，在CPU读写内存的期间驱动地址总线上的地址信息。 PC：程序计数器，用来确定下一条指令的地址，顺序寻址PC+1-PC；跳跃寻址将指令中的地址码装入。 P1：P1测试，即进行指令译码，对指令的操作码进行测试，向操作控制器发送具体操作的信号。 IR：指令寄存器，保存当前执行的指令，是指令译码器的输入。CPU取指时先将指令送数据缓冲寄存器，送指令寄存器。 3 微指令格式介绍 4 指令系统说明 本实验设计的指令系统包含四条机器指令：IN（输入指令）、SUB（减法指令）、OUT（输出指令）、JMP（无条件转移指令）。 ============================================================ 助记符　　　　　　　 操作码　　地址码　　　　　　　说　　明 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- IN R0,SW 0010 0000 数据开关状态→R0 SUB R0,[addr] 0100 0000 R0-[addr]→R0 OUT RO,LED 0110 0000 [addr]→LED JMP addr 1010 0000 XXXXXXXX addr→PC ============================================================ JMP为双字节指令，其余为单字节指令。本实验为突出指令主要功能，将SUB指令也设计为单字长指令，默认从SUB操作码的下一个内存单元（即PC+1）得到另一个操作数。 5 指令流程图 6 内存中机器指令序列 依据本实验的指令系统，在内存中编写一个简单的IF-ELSE语句，实现求两个数之差的绝对值，且该语句能够自动无限循环执行。用伪代码表示如下： While (True){ If (a b){ Out (a - b); } else { Out (b - a); } } 机器指令格式说明（“P”代表机器指令，数字均为十六进制）： PXX XX 地址 机器代码 P00 20 IN R0, SW P01 40 SUB R0, [PC+1] P02 04 P03 00 P04 60 OUT R0 P05 80 JMP [addr] P06 00 7 微程序清单 32位微控制代码说