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计算机组成原理课程设计
基本要求:设计一台模型计算机。
具体内容: 1. 数据格式和指令系统
2. 数据通路
3. 时序系统
4. 微指令格式
5. 微程序控制器
6. 微程序流程图
7. 微程序代码表
设计方法:
数据的位数:如8位。
数据格式:如定点数
指令的类型:
按功能分:算逻运算、数据存取、程序控制、输入输出
按存取方式分:RR型、RS型
指令的格式和编码:
指令长度:单字节、双字节
操作码格式:如固定长度(4位)
操作数的位数:原寄存器、目的寄存器的表示
数据字节的含义:地址、数据
1. 数据格式和指令系统
1).数据格式
模型机规定采用定点补码表示法表示数据,且字长为8位,其格式如下:
其中: 第7位为符号位,数值表示范围是:-1≤X<1。
2).指令格式
模型机设计四大类指令共十六条,其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。
(1) 算术逻辑指令
设计9条算术逻辑指令并用单字节表示,寻址方式采用寄存器直接寻址,其格式如下:
其中,OP-CODE为操作码,Rs为源寄存器,Rd为目的寄存器,并规定:9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式。
7 6 5 4 3 2 1 0
符号
数据
OP-CODE
Rs
Rd
7 6 5 4 3 2 1 0
(2) 访内指令及转移指令
模型机设计2条访问指令,即存数(STA)、取数(LDA),2条转移指令,即无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC),指令格式为:
其中,OP-CODE为操作码, Rd为目的寄存器,D为位移量(正负均可),M为寻址方式,其定义如下:
0 0
M
OP-CODE
Rd
D
7 6 5 4 3 2 1 0
寻址方式
有效地址
说明
00
01
10
11
E=D
E=(D)
E=(R2)+D
E=(PC)+D
直接寻址
间接寻址
R2变址寻址
相对寻址
(3) 输入输出指令
格式如下:
其中,addr=01 时,选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为入设备,addr=10时,选中“OUTPUT DEVICE”中的数码快作为输出设备。
这类指令只有一条,即停机指令HALT
(4) 停机指令
格式如下:
OP-CODE
addr
Rd
7 6 5 4 3 2 1 0
OP-CODE
0 0
0 0
7 6 5 4 3 2 1 0
3). 供参考的指令系统之一
供参考的数据通路框图之一
供参考的数据通路框图之二
供参考的时序系统图
供参考的时序波形图