课程设计--带进位加法和立即数寻址方式的模型机.docVIP

带进位加法和立即数寻址方式的模型机 一、课程设计的目的 本课程通过对一台简单的模型机的设计，进一步深入了解计算机的基本组成、相关部件的设计、各部件之间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程，加深对理论课程的理解。 二、课程设计题目 设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的模型机 （1）设计内容 设计一台具有输入、输出、带进位加法、储存和跳转功能的模型计算机，并写出工作程序和测试数据验证所设计的指令系统。 （2）设计要求 所设计模型计算机的指令系统共包含五条机器指令：IN(输入)、ADC(带进位加法)、OUT(输出)、STA（存数）、JMP（无条件转移），加法指令的寻址方式为立即数寻址。其中IN指令为单字长（8位），其余为双字长指令。使用R0寄存器作为工作寄存器。 三、实验设备仪器 THTJZ-2型计算机组成原理实验箱一台，相关仿真软件。 四、设计一个带有循环左移功能的模型机 1、问题描述 本题目设计的是一台具有输入、输出、带进位加法、储存和跳转功能的模型计算机，并写出工作程序和测试数据验证所设计的指令系统。 2、设计目标 在设计完本程序后，所设计模型机能够完成从一个外设输入一个数到指定的寄存器中，另外输入立即数并将其存入另一个、寄存器中，两数进行进位相加并将结果保存到第一个寄存器，输出结果，并显示。另外，实现无条件跳转至开始。 3、指令格式 助记符号 机器指令码 功 能 IN 0000 0000 Input - R0 ADC Imm 1110 0000 XXXX XXXX R0+Imm+CY - R0 STA addr 0010 0000 XXXX XXXX R0 - [addr] OUT addr 0011 0000 XXXX XXXX [addr] - LED JMP addr 0100 0000 XXXX XXXX [addr] - PC 4、准备知识 （1）微指令格式 微指令字长共24位，其控制位顺序如下表所示： A字段 B字段 C字段 15 14 13 选择 12 11 10 选择 9 8 7 选择 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRi 0 0 1 RS-B 0 0 1 P(1) 0 1 0 LDDR1 0 1 0 RD-B 0 1 0 P(2) 0 1 1 LDDR2 0 1 1 RI-B 0 1 1 P(3) 1 0 0 LDIR 1 0 0 299-B 1 0 0 P(4) 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU-B 1 0 1 AR 1 1 0 LDAR 1 1 0 PC-B 1 1 0 LDPC 表中uA0~uA5为6位的下一条微指令的地址,A、B、C为3个译码字段,分别由三个控制位译码出多位。C字段中的P(1)~P(4)是四个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，其原理如图2所示。图中I7~I2为指令寄存器的7~2位输出，SE5~SE1为微控器单元微地址锁存器的强制端输出。AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，其为零有效。B字段中的RS-B、R0-B、RI-B分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器指令进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选通译码，其原理图如图3所示，图中I0~I3为指令积存器的第0~3位，LDRi为打入工作寄存器信号的译码器使能控制位。 （2）指令译码电路 （3）寄存器译码电路 寄存器译码 微程序控制电路 5、本设计的程序流程图如下： 6、微程序（主要ADD部分） 微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8 A B C UA5…UA0（后续地址） 十六进制代码 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0300E004 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0400B005 0 5 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0501A206 0 6 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 06959A01 0 9 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0901ED83 分析： 程序思想如下：首先将输入数据送R0寄存器，然