計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告——16位機(jī)微程序控制器指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)院（系、部）：信息工程學(xué)院小組成員姓名:班級(jí)：指導(dǎo)教師：一、設(shè)計(jì)題目16位機(jī)微程序控制器指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)二、設(shè)計(jì)目的通過(guò)看懂教學(xué)計(jì)算機(jī)組合邏輯控制器中已經(jīng)設(shè)計(jì)好并正常運(yùn)行的幾條基本指令（例如ADD、MVRR、OUT、MVRD、JR、RET等指令）的功能、格式和執(zhí)行流程，然后自己設(shè)計(jì)微程序控制器中的29條基本指令和19條擴(kuò)展指令的功能、格式和執(zhí)行流程，并在教學(xué)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)、調(diào)試正確，達(dá)到以下目的：1、深入理解計(jì)算機(jī)控制器的功能、組成知識(shí)和各類典型指令的執(zhí)行過(guò)程；2、對(duì)指令格式、尋址方式、指令系統(tǒng)、指令分類等建立具體的總體概念；3、學(xué)習(xí)微程序控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程和相關(guān)技術(shù)。三、設(shè)計(jì)說(shuō)明1、控制器設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)總體組成和設(shè)計(jì)的重要的部分。要在TEC—2000教學(xué)計(jì)算機(jī)上完成這項(xiàng)設(shè)計(jì)，必須清楚懂得：2、TEC—2000教學(xué)機(jī)的微程序控制器主要由作為選件的微程序控制器小板和教學(xué)機(jī)大板上的7GAL20V8組成。3、TEC—2000教學(xué)機(jī)微程序控制器上要實(shí)現(xiàn)的全部基本指令和擴(kuò)展指令的控制信號(hào)都是由微程序小板上的7片控制存儲(chǔ)器給出的。4、應(yīng)了解監(jiān)控程序的A命令只支持基本指令，擴(kuò)展指令應(yīng)用E命令將指令代碼寫入到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中；不能用T、P命令單步調(diào)試擴(kuò)展指令，只能用G命令執(zhí)行擴(kuò)展指令。5、要明白TEC—2000教學(xué)機(jī)支持的指令格式及指令執(zhí)行流程分組情況；理解TEC—2000教學(xué)中已經(jīng)設(shè)計(jì)好并正常運(yùn)行的各類指令的功能、格式、執(zhí)行流程和控制信號(hào)的組成。6、明確自己要實(shí)現(xiàn)的指令格式、功能、執(zhí)行流程設(shè)計(jì)中必須遵從的約束條件。7、為了完成擴(kuò)展指令的功能、格式和執(zhí)行流程，并在教學(xué)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)、調(diào)試正確的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，具體過(guò)程包括：（1）確定指令格式和功能，要受教學(xué)機(jī)已有硬件的約束，應(yīng)盡量與已實(shí)現(xiàn)指令的格式和分類辦法保持一致；（2）劃分指令執(zhí)行步驟并設(shè)計(jì)每一步的執(zhí)行功能，設(shè)計(jì)節(jié)拍狀態(tài)的取值，應(yīng)參照已實(shí)現(xiàn)指令的處理辦法來(lái)完成，特別要注意的是，讀取指令的節(jié)拍只能用原來(lái)已實(shí)現(xiàn)的，其他節(jié)拍的節(jié)拍狀態(tài)也應(yīng)盡可能的與原用節(jié)拍的狀態(tài)保持一致和相近；（3）在指令微程序表中填寫每一個(gè)控制信號(hào)的狀態(tài)值，注意要特別仔細(xì)，并有意識(shí)地體會(huì)這些信號(hào)的控制作用；（4）將設(shè)計(jì)好的微碼，裝入控制存儲(chǔ)器的相應(yīng)單元；（5）寫一個(gè)包含你設(shè)計(jì)的指令的程序，通過(guò)運(yùn)行該程序檢查執(zhí)行結(jié)果的正確性，來(lái)初步判斷你的設(shè)計(jì)是否正確；如果有問(wèn)題，通過(guò)幾種辦法查出錯(cuò)誤并改正，繼續(xù)調(diào)試，直到完全正確。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、完成微程序控制器指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容是由學(xué)生自己設(shè)計(jì)29條基本指令和1條擴(kuò)展指令的功能、格式和執(zhí)行流程，并在教學(xué)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行、調(diào)試正確。2、首先看懂TEC—2000教學(xué)計(jì)算機(jī)的功能部件組成和線路邏輯關(guān)系，然后分析教學(xué)計(jì)算機(jī)組合邏輯控制器中已經(jīng)設(shè)計(jì)好并正常運(yùn)行的幾條典型指令（例如ADD、MVRR、OUT、MVRD、JRC、RET等指令）的功能、格式和執(zhí)行流程。3、設(shè)計(jì)微程序控制器指令系統(tǒng)中各條指令的功能、格式和執(zhí)行流程，并在教學(xué)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)、調(diào)試正確，例如ADC、STC、JRS、JRNS、LDRX、STRX、JMPR、CALR、LDRA等19條擴(kuò)展指令。4、單條運(yùn)行指令，查看指令的功能、格式和執(zhí)行流程。5、用監(jiān)控程序的A、E（擴(kuò)展指令必須用E命令置入）命令編寫一段小程序，觀察運(yùn)行結(jié)果。五、任務(wù)分工王一龍負(fù)責(zé)制作報(bào)告與微程序編碼表孔瑤負(fù)責(zé)解釋STRR，PUHF，RCR的含義李源負(fù)責(zé)制作基本操作指令流程圖高昂負(fù)責(zé)制作拓展操作指令流程圖課程學(xué)習(xí)日志：周二上午課程設(shè)計(jì)動(dòng)員，分組分配工作，下午閱讀查詢相關(guān)資料明確設(shè)計(jì)目的，制定計(jì)劃。周三上午理解29條基本操作指令，并制作流程圖。下午理解19條拓展指令并制作流程圖與微程序編碼表周四上午初步完成第一周設(shè)計(jì)報(bào)告及分配到的指令詳解，下午進(jìn)一步完成設(shè)計(jì)報(bào)告。六、課程設(shè)計(jì)環(huán)境1、硬件環(huán)境：PC機(jī)一臺(tái)、TEC—2000實(shí)驗(yàn)機(jī)一臺(tái)、微程序控制器實(shí)驗(yàn)板一塊。2、軟件環(huán)境：（1）Winxp、DOS（2）TEC—2000仿真終端程序PCEC（3）TEC—2000監(jiān)控程序。七、基本指令和擴(kuò)展指令的執(zhí)行流程框圖1．基本指令流程圖2．拓展指令流程圖附表基本指令和拓展指令十六進(jìn)制微程序編碼表指令名微址下址CI3-0SCC3-00MEW0I2-0SAI8-6SBI5-3BASSTSSHSCIDC2DC1ALL00FF00E0413155017001FF00E043205501B002FF00E0101000001003FF002040100000001AFF303004900000011CFF3030173800000030FF3A32470000000331FF023043205501B0中斷隱指令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指令格式：10000011下址：00CI3-0:1110SCC3-0：0000（必轉(zhuǎn)）MEW：100無(wú)讀寫操作，因?yàn)橹苯舆M(jìn)行跳轉(zhuǎn)。I2-0:數(shù)據(jù)來(lái)源A和BSASB：用于知名運(yùn)算器A口B口的控制信號(hào)是有微指令中的A3-A0B3-B0給出還是由當(dāng)前指令操作碼給出。I5-3：R+SSST：000四個(gè)標(biāo)志位的值保持不變。SSH：00無(wú)移位入出信號(hào)。SCI：00取進(jìn)位標(biāo)志C的值為0。01取進(jìn)位標(biāo)志C的值為1。DC2:011AR高位接收000無(wú)操作.DC1：000開關(guān)到內(nèi)部總線001ALU輸出到內(nèi)部總線STRR含義：舉例，STRR[R0]，R1將R1中的數(shù)據(jù)寫入R0PSHF標(biāo)志進(jìn)棧指令（sp）<-（sp）-2（（sp）+1，（sp））<-（flags）0-15不影響標(biāo)志位CI3-0:0011條件微轉(zhuǎn)移SCC3-0：0111IR8=1時(shí)轉(zhuǎn)0000必轉(zhuǎn)MEW：100無(wú)讀寫操作，因?yàn)橹苯舆M(jìn)行跳轉(zhuǎn)。000內(nèi)存寫I2-0:數(shù)據(jù)來(lái)源A和BSASB：用于知名運(yùn)算器A口B口的控制信號(hào)是有微指令中的A3-A0B3-B0給出還是由當(dāng)前指令操作碼給出。I5-3：001S-R000R+SSST：000四個(gè)標(biāo)志位的值保持不變。SSH：00無(wú)移位入出信號(hào)。SCI：00取進(jìn)位標(biāo)志C的值為0。DC2:011AR高位接收000NCDC1：000開關(guān)到內(nèi)部總線狀態(tài)到內(nèi)部總線RCR該指令為帶C進(jìn)位的循環(huán)右移。該指令為A組指令，有1條微指令。微址55表示該指令的首地址，執(zhí)行完該微指令后，需要進(jìn)行跳轉(zhuǎn)微址為30，所以下址為30，需要進(jìn)行條件微轉(zhuǎn)移，所以CI3-0為0011，SCC為0000；0MRW控制讀寫內(nèi)存，該微指令沒(méi)有進(jìn)行讀寫操作，所以取值為0100；在運(yùn)算器中,R表示R輸入端，S表示S輸入端，該指令只需使用一個(gè)S輸入端，不進(jìn)行運(yùn)算