计算机组成原理课程设计实验报告书.doc

计算机组成原理课程设计报告 班级： 姓名： 学号： 完成时间： 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： 1） 指令系统特点与设计 模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有24位控制位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。 指令系统包括以下七类： 算术运算指令 逻辑运算指令 数据传输指令 跳转指令 ADD A, R? ADD A, @R? ADD A, MM ADD A, #II ADDC A, R? ADDC A, @R? ADDC A, MM ADDC A, #II SUB A, R? SUB A, @R? SUB A, MM SUB A, #II SUBC A, R? SUBC A, @R? SUBC A, MM SUBC A, #II AND A, R? AND A, @R? AND A, MM AND A, #II OR A, R? OR A, @R? OR A, MM OR A, #II CPL A MOV A, R? MOV A, @R? MOV A, MM MOV A, #II MOV R?, A MOV @R?, A MOV MM, A MOV R?, #II JC MM JZ MM JMP MM CALL MM RET 移位指令 中断返回指令 输入/输出指令 RR A RL A RRC A RLC A RETI READ MM WRITE MM IN OUT 2）模型机寻址方式 模型机的寻址方式 指令举例说明 累加器寻址 操作数累加器A。 例如“CPL A”是将累加器A的值取反，还有些是隐含寻址累加器A； 例如“OUT”是将累加器A的值输出到输出端口寄存器OUT。 寄存器寻址 参与运算的数据在R0-R3的寄存器中。 例如“ADD A,R0”是将寄存器R0的值加上累加器A的值，再存入累加器A中 寄存器间接寻址 参与运算的数据在寄存器EM中，数据的地址在寄存器R0-R3中。 例如“MOV A,@R1”是将寄存器R1的值作为地址，把存储器EM中该地址的内容送入累加器A中。 存储器直接寻址 将存储器EM中，数据的地址为指令的操作数。 例如“AND A,40H”40H单元的数据与累加器A的值作逻辑与运算，结果存入累加器A。 立即数寻址 参与运算的数据位指令的操作数。 例如“SUB A,#10H”从累加器A中减去立即数10H，结果存入累加器A。 3）指令格式 助记符 机器码1 机器码2 指令说明 _FATCH- 000000xx 实验机占用，不可修改。复位后，所有寄存器清0，首 先执行 _FATCH_ 指令取指 ADD A, R? 000100xx 将寄存器R?的值加入累加器A中 … … … … 该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）： 微指令格式 助记符 状态 微地址 微程序 数据输出 数据打入 地址输出 运算器 移位控制 μPC PC _FATCH_ T0 00 CBFFFF 指令寄存器IR PC输出 A输出 写入 +1 0