桂林电子科技大学系统实验报告.doc

桂林电子科技大学系统实验报告 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 计算机组成系统实验 课程设计报告 题 目 嵌入式CISC模型计算机设计〔B类〕 院 〔系〕： 研究生学院 专 业： 计算机应用技术 学生姓名： 周 洁 学 号： 102031129 指导教师： 陈智勇 职 称： 副教授 201 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1.1 实验题目 1 1.1.1 实验的题目 1 1.2 实验的具体步骤 1 1.2.1 CISC模型机数据通路框图 1 1.2.2 操作控制器的逻辑构造框图 1 机器指令格式和指令系统 1 时序产生器电路 2 微程序流程图 2 操作控制器单元〔即微程序控制器〕 3 嵌入式CISC模型计算机的顶层电路图 5 汇编语言源程序 5 1.2.9 机器语言源程序 5 机器语言源程序的功能仿真波形图及结果分析 6 故障现象和故障分析 6 1.2.12 心得体会 6 1.2.13 软件清单 7 1.1 实验题目 1.1.1 实验的题目 设计一台嵌入式CISC模型计算机〔采用定长CPU周期〕，并运行能完成一定功能的机器语言程序进展验证，程序功能为：输入包含10个整数〔8位二进制补码表示〕的数组M〔不采用RAM〕，输出最小负数。(要求采用p3测试) 1.2 实验的具体步骤 1.2.1 CISC模型机数据通路框图 说明：范例中设计时，外部时钟信号上边沿有效。 1.2.2 操作控制器的逻辑构造框图 说明：在T4内形成微指令的微地址，并访问控制存储器，在T2的上边沿到来时，将读出的微指令打入微指令存放器，即图中的微命令存放器和微地址存放器。 1.2.3机器指令格式和指令系统 由此可见，本模型机中的指令系统中共有8条根本指令，下表列出了每条指令的格式、汇编符号和指令功能。 助记符号 指令格式 功 能 IN1 Rd 1 0 0 0 ×× Rd 将数据存到Rd存放器 OUT1 Rs 1 1 1 1 Rs ×× (Rs)→LED CMP Rs,Rd 1 0 1 0 Rs Rd (Rs)-(Rd),锁存CY和ZI,SF INC Rd 1 1 0 1 ×× Rd (Rd)+1→Rd MOV Rd,data 1 0 0 1 ×× Rd data data→Rd JMP addr 1 1 1 0 ×××× addr addr→PC JB addr 1 0 1 1 ×××× addr 假设小于，那么addr→PC Mov1 Rs,Rd 1 1 0 0 Rs Rd (Rs)→Rd 说明：①对Rs和Rd的规定： Rs或Rd 选定的存放器 0 0 R0 0 1 R1 1 0 R2 1 1 R3 ②模型机规定数据的表示采用定点整数补码表示，单字长为8位，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 符号位 尾数 1.2.4时序产生器电路 T1、T2、T3、T4与CLR、Q之间的关系图如下列图所示： Q Q CLR T1 T2 T3 T4 一个CPU周期 图一 1.2.5微程序流程图 微程序控制器的设计过程为： 〔1〕根据指令格式和指令系统设计所有机器指令的微程序流程图，并确定每条微指令的微地址和后继微地址； 〔2〕设计微指令格式和微指令代码表； 〔3〕设计地址转移逻辑电路； 〔4〕设计微程序控制器中的其它逻辑单元电路，包括微地址存放器、微命令存放器和控制存储器； 〔5〕设计微程序控制器的顶层电路〔由多个模块组成〕。 00PC→AR 00 PC→AR PC+1 02 02 RD MBUS RD M BUS→IR 08 08 P(1) P(1) OUT1JMPINCMOV2JBCMPMOV1IN1 OUT1 JMP INC MOV2 JB CMP MOV1 IN1 0F0E0DOC0B0A0908 0F 0E 0