计算机组成原理-指令扩展实验.docVIP

《 计算机组成原理A》课程设计性实验报告 开课实验室：计算机组成原理实验室 年 月 日 实验题目 指令扩展实验 一、实验目的 深入了解教学计算机微程序控制器的组成和设计技术，包括Am2910器件的功能与具体用法，教学计算机的总体组成和部件之间的连接方法，总之应该深入理解控制器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。 二、设备与环境 TEC-XP+教学机，微机(装有Windows XP、ISPLEVER、ispVM System等软件)。 三、实验内容 在现有的基本指令系统上，扩展2条指令，分别是： 指令一：NXOR DR,SR ，其功能是（DR⊕SR）( DR 。 指令二: SWRM DR,[SR] ,其功能是DR与[SR]的值互换，实现寄存器与内存单元（通过间接寻址方式）之间的数据传送。 四、实验步骤 1、CPU模型 2、微程序控制器组成原理框图 机器指令与微指令关系 ① PC:存放下一条机器指令的地址（向指令存储器提供指令地址）。 ② 指令存储器：（存放所有机器指令），经地址译码，选中相应存储单元，取出相应机器指令，送入指令寄存器IR。 ③ 指令寄存器IR：存放正在执行的机器指令。机器指令包含两个字段：操作码（OP）、地址码。 ④ 由操作码（OP）映射得到微地址（译码过程），即机器指令所对应的微程序入口地址，存入微地址寄存器。 ⑤ 控制存储器存放所有的微程序，经地址译码读出一条微指令。 ⑥ 由控制存储器读出的一条微指令存入微指令寄存器。 教学机TEC-XP的控制器提供的控制信号（微指令格式） ① B0-B5字段：DC1:CPU内部总线数据来源选择控制，详见表1-1；DC2:专用寄存器接收控制，详见表1-2。 ② B6-B11字段：SSH SCI:最低进位输入、移位输入控制信号，详见表2-1；SST：状态寄存器控制信号，详见表2-2。 ③ B12-B19字段：A口：0000表示不使用寄存器，1000表示取IR中的SR，0100表示R4(SP),0101表示R5（PC）； B口：0000表示不使用寄存器，1000表示取IR中的DR，0100表示R4(SP),0101表示R5（PC）。 表1-1 DC1-CPU内部总线数据来源选择 表1-2 DC2-专用寄存器接收控制 DC1 编码 译码 信号 操作说明 000 /SWTOIB 送开关内容到内部总线 001 /RTOIB 送ALU输出到内部总线 010 /ETOIB 送IR低位字内容到内部总线 011 /FTOIB 送程序状态字到内部总线 100 / 16位机不用 101 / 16位机不用 110 /INTV 送中断向量到内部总线 111 NC 无操作 DC1 编码 译码 信号 操作说明 000 NC 无操作 001 /GIR 指令寄存器接收 010 / 16位机不用 011 /GAR 地址寄存器接收 100 /INTR 恢复中断优先级 101 /INTN 接收中断优先级 110 /EI 用于开中断指令 111 /DI 用于关中断指令 表2-1 状态寄存器 表2-2 最低进位输入、移位输入控制信号 SSH SCI Cin/Shift 000 Cin = 0 001 Cin = 1 010 Cin = C 100 逻辑移位 101 循环移位 SST C Z V S 000 C Z V S 001 Cy ZR OV F15 010 内部总线 011 0 Z V S 100 1 Z V S 101 RAM0 Z V S 110 RAM15 Z V S 111 Q0 Z V S ④ B20-B28字段：I5-I3，I8-I6,I2-I0，为Am2901的9位控制码，详见下表3-1。 I8-I6:运算结果处理 I5-I3: 运算功能 I2-I0:数据来源 编码 通用寄存器 Q寄存器 Y的输出 R S 000 F→Q F R+S A Q 001 F S-R A B 010 F→B A R-S 0 Q 011 F→B F R∨S 0 B 100 F/2→B Q/2→Q F R∧S 0 A 101 F/2→B F /R∧S D A 110 F*2→B Q*2→Q F R?S D Q 111 F*2→B