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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 主讲： 马莉mali@bipt.edu.cn 计算机组成原理课程设计 * * 设计题目 16位机微程序控制器指令系统的设计与实现 设计目的 1、深入理解计算机控制器的功能、组成知识和各类典型指令的执行过程； 2、对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念； 3、学习微程序控制器的设计过程和相关技术。 * 设计内容 完成微程序控制器指令系统的设计，设计29条基本指令和19条扩展指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、运行、调试正确。 设计说明 1、TEC—2000教学机的微程序控制器主要由作 为选件的微程序控制器小板和教学机大板上 的7片GAL20V8组成。 2、TEC—2000教学机微程序控制器上要实现的 全部基本指令和扩展指令的控制信号都是由 微程序小板上的7片控制存储器给出的。 * 3、应了解监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行扩展指令。 4、要明白TEC—2000教学机支持的指令格式及指令执行流程分组情况；理解TEC—2000教学机中已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式、执行流程和控制信号的组成。 5、要明确自己要实现的指令格式、功能、执行流程设计中必须遵从的约束条件。 * 设计步骤： 1. 确定指令功能与格式 ，受教学机已有硬件的约束，应尽量与已实现指令的格式和分类办法保持一致 2. 划分指令执行步骤并设计每一步的执行功能，画出指令执行流程框图 3.分配微指令地址 4. 设计微指令内容，填写指令微程序表中每一个控制信号的状态值，注意要特别仔细，并有意识地体会这些信号的控制作用； * 设计步骤： 5. 把新微指令写入控存 6. 需要时修改 MAPROM 7.编写包含你设计的指令的程序，通过运行该程序检查执行结果的正确性，来初步判断你的设计是否正确；如果有问题，通过几种办法查出错误并改正，继续调试，直到完全正确。 * 举例 选择ADC 和 STRX指令进行扩展，指令功能、格式和编码确定如下： DR+SR+C?DR DR? [ SR+OFFSET ] 划分指令执行步骤：不计取指和判中断请求，则： ADC 指令用一步完成带进位加运算：DR+SR+C?DR ； STRX指令要用3步完成通过变址寻址方式执行存数的操作，即 (1) PC?AR, PC+1?PC; (2) 读内存，读出的 OFFSET + SR中的内容?AR; (3) 写内存，把 DR 中的内容写入内存。 在控存中为4条新微指令分配地址,例如选用16进制的56;60,61,62单元， 修改 (增加) MAPROM的 40 和 E5 两个单元的内容为56和60， 提示:MAPROM的地址是指令操作码，内容是一条微指令的地址。 40 DR SR E5 DR SR OFFSET * 微程序控制器实验举例 4. 设计4条新微指令的具体内容，包括下地址字段和控制命令字段两部分 微下 地址 CI 3~0 SCC 3~0 0MRW 0 I2~0 SA I8~6 SB I5~3 B 口 A 口 0 SST SSH SCI DC2 DC1 3 0 3 0 4 1 B 4 0 0 1 2 0 0 0 0 E 0 4 3 2 0 5 5 0 1 3 0 0 0 E 0 1 4 9 0 0 0 0 0 3 0 3 0 3 0 0 3 3 8 0 0 0 0 0 0 50 60 61 62 把新微指令写入地址分别为 50 和 60、61、62 这4个单元中的控存中， 各单元的内容就是在上表刚完成设计的 4 行中的16进制数字，可以用专用的 ROM 编程器设备，或者把相应控存芯片插在内存的扩展插座上，运行硬布线控制器，用监控程序的 E 命令把对应数值写进控存芯片中。 安装好并运行微程序的控制器，改正可能遇到的错误，直到全部结果都正确为止。 * 运算器 微程序控制器 控制 存储器 用于运算器 输入设备 输出设备 主存储器 控