計算機(jī)組成原理課程設(shè)計報告7520989371

1、計算機(jī)組成原理課程設(shè)計報告專業(yè)名稱： 網(wǎng)絡(luò)工程班級學(xué)號： 3080610032學(xué)生姓名： 黃秋月指導(dǎo)教師：丁偉設(shè)計時間： 2010年7月8日2010年7月15 日第一天 取操作數(shù)微程序的設(shè)計和調(diào)試一、設(shè)計目標(biāo) 設(shè)計并調(diào)試取操作數(shù)的微程序二、取操作數(shù)微流程200800cc025025三、測試程序、數(shù)據(jù)及運行結(jié)果格式如下：1、測試內(nèi)容：立即數(shù)尋址、直接尋址測試指令（或程序）：mov #5678h，0010h指令功能：將立即數(shù)5678h送到內(nèi)存地址為0010單元，機(jī)器碼如下 機(jī)器碼： 內(nèi)存地址(h)機(jī)器碼(h)匯編指令0000077a 5678 0010mov #5678h , 0010h 在調(diào)試軟

2、件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖1.2,分析過程如下：對照圖1.2,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300400b00f01600601b01f024025026007004047072000,參照取指令,取操作數(shù)和mov執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的 其次分析執(zhí)行的過程，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=077a，說明取指令是正確的；在016的微指令執(zhí)行后，下一步tr=5678，說明取原操作數(shù)是正確的；在在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=ffff（此時0010單元的內(nèi)容為ffff，見圖1.2），說明取目的操作數(shù)是

3、正確的。最后分析指令執(zhí)行的結(jié)果，指令執(zhí)行前0010單元的內(nèi)容為ffff（見圖1.1）指令執(zhí)行后內(nèi)容變?yōu)?678（在指令的最后一條微指令，微地址為072的下一步，見圖1.5），說明結(jié)果是正確的。 圖1.1指令執(zhí)行前的ram的內(nèi)容 圖1.2運行結(jié)果及分析： 圖1.3指令執(zhí)行后ram的內(nèi)容2、測試內(nèi)容：相對尋址、間接尋址測試指令（或程序）：mov +0004h，（0010h）指令功能：將有效地址（pc+0004h）的內(nèi)容送到0010h地址的地址中去 機(jī)器碼： 內(nèi)存地址(h)機(jī)器碼(h)匯編指令00000719 0004 0010mov +0004, (0010h) 在調(diào)試軟件unidebugger中

4、，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖2.2,分析過程如下：對照圖2.2,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300400b00f01001101701501600601b01f022023024025026007044047072000,參照取指令,取操作數(shù)和mov執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=0719，說明取指令是正確的；在016的微指令執(zhí)行后，下一步tr=0000，說明取原操作數(shù)是正確的；在在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=0004（此時0010單元的內(nèi)容為ffff，見圖2.2），說明取目的

5、操作數(shù)是正確的。最后分析指令執(zhí)行的結(jié)果，指令執(zhí)行前0010單元的內(nèi)容為ffff,以ffff為地址ffff內(nèi)容原為0004，最終指令執(zhí)行后內(nèi)容變?yōu)?000（在指令的最后一條微指令，微地址為072的下一步，見圖2.2），說明結(jié)果是正確的。圖2.1圖2.23、測試內(nèi)容:寄存器尋址、寄存器間接尋址測試指令（或程序）：mov r1，（r2）機(jī)器碼： 內(nèi)存地址(h)機(jī)器碼(h)匯編指令0000042a mov r1，（r2）在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖3.2,分析過程如下：對照圖3.2,首先看微指令的執(zhí)行次序:0010020030040

6、08006019025026007044047072000,參照取指令,取操作數(shù)和mov執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=042a，說明取指令是正確的；在008的微指令執(zhí)行后，下一步tr=0000，說明取原操作數(shù)是正確的；在在026的微指令執(zhí)行后,a=0000說明取目的操作數(shù)是正確的。最后分析指令執(zhí)行的結(jié)果，指令執(zhí)行前r1單元的內(nèi)容為0000（見圖3.2），指令執(zhí)行后以r2內(nèi)容0000為地址，即將0000轉(zhuǎn)移到0000地址（在指令的最后一條微指令，微地址為072的下一步，見圖3.2）說明結(jié)果是正確的4、測試內(nèi)容:寄存器尋址、寄存器

7、變址尋址測試指令（或程序）：mov r1，2(r2)機(jī)器碼： 內(nèi)存地址(h)機(jī)器碼(h)匯編指令00000432 0002 mov r1，2（r2）在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖2.2,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300400800601a01c01d01e027025026007044047072000,參照取指令,取操作數(shù)和mov執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=0719，說明取指令是正確的；在008的微指令執(zhí)行后，下一步tr

8、=0000，說明取原操作數(shù)是正確的；在在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=0002，說明取目的操作數(shù)是正確的。最后分析指令執(zhí)行的結(jié)果，指令執(zhí)行前r1單元的內(nèi)容為0000（見圖1.2）,將其轉(zhuǎn)移到0002+r2，開始0002+r2內(nèi)容為0002指令執(zhí)行后內(nèi)容變?yōu)?000（在指令的最后一條微指令，微地址為072的下一步，見圖1.5），說明結(jié)果是正確的。四、設(shè)計中遇到的問題及解決辦法第一天主要是對各個尋址方式的了解，起初對各個尋址方式的尋址過程不熟悉，不能看懂調(diào)試微流程的各步驟，經(jīng)過請教同學(xué)和查看課本，有了進(jìn)一步的了解。第二天 運算指令的微程序設(shè)計與調(diào)試一、設(shè)計目標(biāo) 設(shè)計并調(diào)試運算指令的微流程二、運算

9、指令微程序入口地址指令助記符指 令 編 碼入口地址（h）fedcba9876543210movsrc, dst000001源地址碼目的地址碼044addsrc, dst000010源地址碼目的地址碼048addcsrc, dst000011源地址碼目的地址碼 04csub src, dst000100源地址碼目的地址碼 050subbsrc, dst000101源地址碼目的地址碼 054cmpsrc, dst000110源地址碼目的地址碼 058andsrc, dst000111源地址碼目的地址碼 05cor src, dst001000源地址碼目的地址碼 060xor src, dst001

10、001源地址碼目的地址碼 064testsrc, dst001010源地址碼目的地址碼 068inc dst00000010001目的地址碼0a4dec dst00000010010目的地址碼 0a8not dst00000010011目的地址碼 0ac三、運算類指令微程序（參照指導(dǎo)書圖26的形式）四、測試程序、數(shù)據(jù)及運行結(jié)果1、測試內(nèi)容：addc 0010h, (r2)機(jī)器碼：內(nèi)存地址(h)機(jī)器碼(h)匯編指令00000f4a 0010 addc 0010h,(r2)在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖1.4

11、,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300400b00f01401501600601902502600704c06f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和addc執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=0f4a，說明取指令是正確的；在016的微指令執(zhí)行后，下一步tr=fffc，說明取原操作數(shù)是正確的；在在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=0f4a，說明取目的操作數(shù)是正確的。最后分析指令執(zhí)行的結(jié)果:即fffc+0f4a結(jié)果，由072下一條指令可以看出其結(jié)果為0f47，說明結(jié)果是正確的。運行結(jié)果：2.測試內(nèi)容：dec 0010h機(jī)器

12、碼：內(nèi)存地址(h)機(jī)器碼(h)匯編指令0000025a 0010 addc 0010h,(r2)在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300601b01f0240250260070ab06f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和dec執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，dec為單操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=fffd，說明取目的操作數(shù)是正確的。最后分析指令執(zhí)行的結(jié)果:即fffd-

13、1結(jié)果，由072下一條指令可以看出其結(jié)果為fffc，說明結(jié)果是正確的。運行結(jié)果3. 測試內(nèi)容：cmp #0010, +0001h機(jī)器碼：內(nèi)存地址(h)機(jī)器碼(h)匯編指令00001b78 0010 0001 cmp #0010,+0001h在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300400b00f01600601b01f020021027025026007058000,參照取指令,取操作數(shù)和addc執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的 其次分析執(zhí)行的過程，在003的

14、微指令執(zhí)行后，下一步ir=0f4a，說明取指令是正確的；在016的微指令執(zhí)行后，下一步tr=fffc，說明取原操作數(shù)是正確的；在在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=0f4a，說明取目的操作數(shù)是正確的。最后分析指令執(zhí)行的結(jié)果:cmp指令不保存結(jié)果，只有psw記錄，szoc結(jié)果為1運行結(jié)果4.測試內(nèi)容：.and r1,0010h機(jī)器碼：內(nèi)存地址(h)機(jī)器碼(h)匯編指令00001c3a 0010 and r1,0010h在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:001002003004008006

15、01b01f02402502600705c06f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和and執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=0f4a，說明取指令是正確的；在008的微指令執(zhí)行后，下一步tr=0000，說明取原操作數(shù)是正確的；在在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=fffc，說明取目的操作數(shù)是正確的。最后分析指令執(zhí)行的結(jié)果:即0000 and fffc結(jié)果，由072下一條指令可以看出其結(jié)果為fffb，說明結(jié)果是正確的。運行結(jié)果五、設(shè)計中遇到的問題及解決辦法第二天的實驗主要目的是了解執(zhí)行階段的操作方式，本實驗只要求簡單的運算指令執(zhí)行

16、階段，根據(jù)不同指令操作碼op轉(zhuǎn)向不同分支，該控制由微轉(zhuǎn)移方式字段產(chǎn)生，預(yù)習(xí)時入口地址的形成根據(jù)指導(dǎo)書了解得到，不懂得地方就請教同學(xué)。第三天 cpu硬件的初級設(shè)計與驗證一、設(shè)計目標(biāo) 在運算器實驗的基礎(chǔ)上對硬件進(jìn)行擴(kuò)充，建立初級cpu的數(shù)據(jù)通路，構(gòu)造一個只支持運算指令的初級cpu 二、硬件設(shè)計1、pc模塊設(shè)計程序計數(shù)器pc與r模塊一樣采用異步復(fù)位,pc通過三態(tài)門與ib相連。timescale 1ns / 1psmodule pc(d,q,n_reset,clk,ce,pcinc);input 15:0 d;input n_reset,clk,ce;input pcinc;output 15:0 q

17、;reg 15:0 data;always (posedge clk or negedge n_reset)beginif(!n_reset) 當(dāng)n_reset有效時，pc清0 data=0; else if(ce) 在時鐘信號clk的上升沿如果數(shù)據(jù)裝入使能ce有效則dq， data=d; else if(pcinc) 自加信號pcinc有效則q+1q data=data+1;endassign q = data;endmodule2、dr模塊設(shè)計dr采用異步復(fù)位timescale 1ns / 1psmodule dr #( / dr連接內(nèi)部總線ib和系統(tǒng)總線的dbparameter data

18、width=16)(input wire datawidth-1:0 data_ib, / dr有兩路數(shù)據(jù)輸入data_ib、data_db，分別來自ib、dbinput wire datawidth-1:0 data_db,input wire clk,input wire drce_ib, /相應(yīng)的有兩個裝入使能信號drce_ib、drce_dbinput wire drce_db,input n_reset,output reg datawidth-1:0 q); /輸出端q分別通過兩個三態(tài)門連到ib、db。always(posedge clk or negedge n_reset) /

19、在時鐘信號的上升沿begin if(!n_reset) /復(fù)位時dr清0 q=0; else if(drce_ib) /當(dāng)drce_ib有效時則data_ibq q=data_ib;else if(drce_db) /當(dāng)drce_db有效時則data_dbqq=data_db; endendmodule 3、頂層模塊設(shè)計（自己增加的設(shè)計部分）/tr寄存器的實例化r #(datawidth) tr(.q(tr_out),.d(ib),clk(clock),.ce(trce),.tr_reset(tr_reset);/ar寄存器的實例化r#(addrwidth)ar(.q(ar_out),.d(a

20、b),.clk(clock),.ce(arce),.ar_reset(ar_reset);/ir寄存器的實例化r #(datawidth) ir(.q(ir_out),.d(ib),.clk(clock),.ce(irce),.ir_reset(ir_reset);三、驗證測試指令：（1） addc 0010h, (r2)執(zhí)行結(jié)果：（2） dec 0010h執(zhí)行結(jié)果：（3） cmp #0010執(zhí)行結(jié)果：（4） +0001hand r1,0010h執(zhí)行結(jié)果：經(jīng)過與day2實驗結(jié)果的比較，結(jié)果與其相同，證明硬件設(shè)計是正確的四、設(shè)計中遇到的問題及解決辦法day3的實驗是自己設(shè)計初級的cpu及簡單的運

21、算功能，設(shè)計硬件的的大部分verilog語言都已經(jīng)給出，只需根據(jù)要求補(bǔ)全dr,pc的代碼，及在cou中實例化ar,ir,tr,dr,pc的代碼根據(jù)其功能要求補(bǔ)全第四天 為cpu擴(kuò)充轉(zhuǎn)移指令一、設(shè)計要求 在初級cpu的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)充，使其支持轉(zhuǎn)移類型指令二、硬件uag模塊設(shè)計（自己修改的設(shè)計部分，加上適當(dāng)注釋）always * begin case (bm)3d0:uagout = na; /0，固定轉(zhuǎn)移3d1:uagout = na8,intr&if,na6:0; /1，根據(jù)是否中斷產(chǎn)生兩分支 3d2:uagout = na8:2, bm2_uar1, bm2_uar0; /2,取指令后的

22、三分支轉(zhuǎn)移，雙單無操作數(shù)，即取源， 3d3: uagout=na8:1,bm3_uar0;3d4:uagout = bm4_ua; /4，按op多路轉(zhuǎn)移3d5:uagout = na8:2, bm5_uar10; /5，按尋址方式m多路轉(zhuǎn)移3d6:uagout = na8:3, bm6_uar21, 1b0; /6，按尋址方式m多路轉(zhuǎn)3d7:uagout = na8:1, bm7_uar0; /7，結(jié)果回送時，按寄存器、存儲器轉(zhuǎn)移 default:uagout = 9b000000000;endcase end /uar1,uar0雙操作數(shù)=00,01;單操作數(shù)=10;無操作數(shù)11assign

23、 bm2_uar1 = !(|ir15:10); assign bm2_uar0 = !(|ir9:5);always(szoc, ir) begin case(ir7:6)/ 條件轉(zhuǎn)移類指令 2b00:flag_mux=szoc0 /選00時表示滿足條件cf=12b01:flag_mux=szoc 1 /選01時表示滿足條件of=1 2b10:flag_mux=szoc2 /選10時表示滿足條件zf=12b11:flag_mux=szoc3 /選11時表示滿足條件sf=1default:flag_mux00200300601b01f0200210270250260070a0000,參照取指令

24、,取操作數(shù)和dec執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，jmp為單操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步執(zhí)行取目的操作數(shù)。將pc無條件轉(zhuǎn)移到0012地址2.測試內(nèi)容： add#1000,0010h jc0014h /0010h-f000運行數(shù)據(jù)：0b7a 1000 0010 011a 0014運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300400b00f01600601b01f02402502600704806f0710720000

25、0100200300601b01f024025026007075077000,參照取指令,取操作數(shù)和add執(zhí)行微流程，及jc操作指令執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，add為雙操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=0b7a，說明取指令是正確的，執(zhí)行取源操作數(shù)，在016的微指令執(zhí)行后下一步tr=1000，說明取源操作數(shù)是正確的；執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=f000，即取地址0010的內(nèi)容，說明取目的操作數(shù)是正確的。由結(jié)果可知szoc=5,滿足有進(jìn)位條件，由第二條指令執(zhí)行003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=011a,說明取指令是正確的，即

26、將pc轉(zhuǎn)移到0014，由運行結(jié)果證明是正確的運行結(jié)果及分析：3.測試內(nèi)容： add #8010,0010h jo 0014h /0010h-8023運行數(shù)據(jù)：0b7a 8010 0010 015a 0014 運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300400b00f01600601b01f02402502600704806f07107200000100200300601b01f024025026007075077000,參照取指令,取操作數(shù)和add執(zhí)行微流

27、程，及jc操作指令執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，add為雙操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=0b7a，說明取指令是正確的，執(zhí)行取源操作數(shù)，在016的微指令執(zhí)行后下一步tr=8010，說明取源操作數(shù)是正確的；執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=8023，即取地址0010的內(nèi)容，說明取目的操作數(shù)是正確的。由結(jié)果可知szoc=3,滿足有溢出條件，由第二條指令執(zhí)行003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=015a,說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)，執(zhí)行階段，最終pc轉(zhuǎn)移到0014地址上，由運行結(jié)果證明是正確的運行結(jié)果：4.測試內(nèi)容： and #

28、5555,0010h jz (0014h) /0010h-aaaa運行數(shù)據(jù)：1f7a 5555 0010 0199 0014 運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300400b00f01600601b01f02402502600705c06f07107200000100200300601b01f022023024025026007075077000,參照取指令,取操作數(shù)和and執(zhí)行微流程，及jz操作指令執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)

29、行的過程，and為雙操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=1f7a，說明取指令是正確的，執(zhí)行取源操作數(shù)，在016的微指令執(zhí)行后下一步tr=5555，說明取源操作數(shù)是正確的；執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=aaaa，即取地址0010的內(nèi)容，說明取目的操作數(shù)是正確的。由結(jié)果可知szoc=5,滿足全為零條件，由第二條指令執(zhí)行003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=0199,說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)。執(zhí)行階段，即將pc轉(zhuǎn)移到0014地址內(nèi)容0012h上，由運行結(jié)果證明是正確的5.測試內(nèi)容： subb #0002 ,0010h 0010h-0001js +0014h運

30、行數(shù)據(jù)： 177a 0002 0010 01d8 0014運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300400b00f01600601b01f02402502600705406f07107200000100200300601b01f020021027025026007075077000,參照取指令,取操作數(shù)和subb執(zhí)行微流程，及js操作指令執(zhí)行微流程分析，所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，subb為雙操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步i

31、r=177a，說明取指令是正確的，執(zhí)行取源操作數(shù)，在016的微指令執(zhí)行后下一步tr=0002，說明取源操作數(shù)是正確的；執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=ffff，即取地址0010的內(nèi)容，說明取目的操作數(shù)是正確的。由結(jié)果可知szoc=9,滿足符號位為負(fù)條件，由第二條指令執(zhí)行003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=01d8,說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)。執(zhí)行階段，將轉(zhuǎn)移到0019地址上，由運行結(jié)果證明是正確的五、設(shè)計中遇到的問題及解決辦法預(yù)習(xí)時不太理解轉(zhuǎn)移指令的作用，后來知道了轉(zhuǎn)移指令也是一個執(zhí)行指令，轉(zhuǎn)移指令分條件轉(zhuǎn)移和無條件轉(zhuǎn)移，所以在設(shè)計調(diào)試程序時先設(shè)計一條指令，使其滿足

32、轉(zhuǎn)移指令的條件，滿足條件的的選擇是由ir76來判斷的，在cpu中編寫程序，當(dāng)ir76=00時，即cf滿足條件，當(dāng)ir76=01時，即of滿足條件，當(dāng)ir76=10時，即zf滿足條件，當(dāng)ir76=11時，即sf滿足條件通過實驗，弄清了轉(zhuǎn)移指令的作用，即在滿足轉(zhuǎn)移指令條件下pc指向另一條地址。第五天 為cpu擴(kuò)充移位指令一、設(shè)計目標(biāo) 在前面cpu的基礎(chǔ)上擴(kuò)充硬件，使其支持轉(zhuǎn)移指令二、硬件設(shè)計1、shifter模塊設(shè)計module shifter(q,d,clk,sv,sl,sr,n_reset,ir76,cf); parameter datawidth = 16; output datawidth

33、-1:0 q; input datawidth-1:0 d;input 1:0ir76; input clk,n_reset,cf; input sv, sl, sr;reg datawidth-1:0 data;wire data_lsb;wire data_hsb; /實例化兩個四選一多路選擇器mux lsb_mux(.q(data_lsb),.d1(1b0),.d2(1b0),.d3(d15),.d4(cf),.addr(ir76);/低位多路選擇器的實例化mux hsb_mux(.q(data_hsb),.d1(d15),.d2(1b0),.d3(d0),.d4(cf),.addr(i

34、r76); /高位多路選擇器的實例化always (posedge clk or negedge n_reset) begin if (!n_reset) data = 0;else if(sv) data = d; else if (sl) data = ddatawidth-2:0, data_lsb; else if(sr) data = data_hsb, ddatawidth-1:1; endassign q = data;endmodule；2、cf模塊設(shè)計module cf_mux(d15, d0, cout, q, sl, sr);input d15, d0, cout;inp

35、ut sl, sr;output q;reg q;always (*)begincase (sl, sr)3b01: q = d0;3b10: q = d15;default:q = cout;endcaseendendmodule； 3、ir_decode模塊設(shè)計（自己增加修改的設(shè)計部分） 2b00: bm4_ua0014-2513運行數(shù)據(jù)：0039 0010運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300601b01f0200210270250260070

36、9e06f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和sar執(zhí)行微流程,所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，sar為單操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=0039，說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=2513，即以0010的內(nèi)容0014h為地址，其中0014的內(nèi)容為2513，說明取目的操作數(shù)是正確的。算術(shù)右移后變?yōu)?289，由運行結(jié)果證明是正確的2.測試內(nèi)容：shl 0010 /0010-2513運行數(shù)據(jù)：005a0010運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分

37、析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300601b01f02402502600709406f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和shl執(zhí)行微流程,所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，shl為單操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=005a，說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=2513，即0010的內(nèi)容為2513，說明取目的操作數(shù)是正確的。邏輯左移后變?yōu)?a26，由運行結(jié)果證明是正確的3.測試內(nèi)容：shr0010h /0010-2513運行數(shù)據(jù)：007a 0010 運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugge

38、r中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300601b01f02402502600709606f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和shl執(zhí)行微流程,所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，shr為單操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=007a，說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=2513，即0010的內(nèi)容為2513，說明取目的操作數(shù)是正確的。邏輯右移后變?yōu)?289，由運行結(jié)果證明是正確的4測試內(nèi)容：rol(0010h) /0010-0014-

39、2513運行數(shù)據(jù)：0099 0010運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300601b01f02402502600709806f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和shl執(zhí)行微流程,所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，shl為單操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=005a，說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=2513，即以0010的內(nèi)容0014為地址，0014的內(nèi)容為2513，說明取目的操作

40、數(shù)是正確的。循環(huán)左移后變?yōu)?a26，由運行結(jié)果證明是正確的5.測試內(nèi)容：ror(0010h) /0010-0014-2513運行數(shù)據(jù)：00b9 0010運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300601b01f02402502600709a06f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和shl執(zhí)行微流程,所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，shl為單操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=00b9，說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)，在

41、026的微指令執(zhí)行后，下一步a=2513，即以0010的內(nèi)容0014為地址，0014的內(nèi)容為2513，說明取目的操作數(shù)是正確的。循環(huán)右移后變?yōu)?a26，由運行結(jié)果證明是正確的6.測試內(nèi)容：rcl+0010h /0010-0012-2513運行數(shù)據(jù)：00d8 0010運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300601b01f02402502600709c06f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和shl執(zhí)行微流程,所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的

42、過程，rcl為單操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=00d8，說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=2513，即以pc+0010即0012的內(nèi)容，為2513，說明取目的操作數(shù)是正確的。循環(huán)右移后變?yōu)?a26，由運行結(jié)果證明是正確的7.測試內(nèi)容：rcr+0010h) /0010-0012-2513運行數(shù)據(jù)：00f8 0010運行結(jié)果及分析：在調(diào)試軟件unidebugger中，根據(jù)表將機(jī)器碼輸入ram，輸入后如下圖。擴(kuò)展單步執(zhí)行的結(jié)果如圖,分析過程如下：對照圖,首先看微指令的執(zhí)行次序:00100200300601b01f02402502600709e0

43、6f071072000,參照取指令,取操作數(shù)和shl執(zhí)行微流程,所執(zhí)行的微指令順序是正確的其次分析執(zhí)行的過程，rcl為單操作數(shù)指令，在003的微指令執(zhí)行后，下一步ir=00f8，說明取指令是正確的，執(zhí)行取目的操作數(shù)，在026的微指令執(zhí)行后，下一步a=2513，即以pc+0010即0012的內(nèi)容，為2513，說明取目的操作數(shù)是正確的。循環(huán)右移后變?yōu)?289，由運行結(jié)果證明是正確的四、設(shè)計中遇到的問題及解決辦法預(yù)習(xí)時對器件的實例化不太清楚，例如在shifter中對mux的實例化，實例化的兩個mux，一個是用來產(chǎn)生最低有效位，一個用來產(chǎn)生最高有效位。產(chǎn)生低位的輸入端口分別是0,0,d15,cf,輸出

44、為lsb；產(chǎn)生高位的輸入端口為d15,0,d0,cf,輸出為hsb。根據(jù)地址ir76，判斷輸入。在最低有效位lsb產(chǎn)生邏輯中，當(dāng)ir76=00時將0送給lsb，即算術(shù)左移，當(dāng)ir76=01時將0送給lsb，即邏輯左移，當(dāng)ir76=10時將d15送給lsb，即循環(huán)左移，當(dāng)ir76=11時將cf送給lsb，即帶進(jìn)位的循環(huán)左移在最高有效位hsb產(chǎn)生邏輯中，當(dāng)ir76=00時將d15送給hsb，即算術(shù)右移，當(dāng)ir76=01時將0送給hsb，即邏輯右移，當(dāng)ir76=10時將d0送給hsb，即循環(huán)右移，當(dāng)ir76=11時將cf送給hsb，即帶進(jìn)位的循環(huán)右移第六天 為cpu擴(kuò)充堆棧類指令一、設(shè)計目標(biāo) 在前面cpu的基礎(chǔ)上增加堆棧，使其支持與堆棧有關(guān)的push，pop，call，ret指令 二、硬件設(shè)計1、sp模塊設(shè)計（加上適當(dāng)注釋）module sp(q,d,clk,ce,n_reset); par