乘法器計組課程設計

1、計算機組成原理課程設計報告班級：計算機/物聯(lián)網1504 班 : 杰銘 學號：20154530完成時間：2018.1.1一、課程設計目的1 .在實驗機上設計實現(xiàn)機器指令及對應的微指令（微程序）并驗證，從而進一步掌握微程 序設計控制器的基本方法并了解指令系統(tǒng)與硬件結構的對應關系；2 .通過控制器的微程序設計，綜合理解計算機組成原理課程的核心知識并進一步建立整機 系統(tǒng)的概念；3 .培養(yǎng)綜合實踐及獨立分析、解決問題的能力。二、課程設計的任務針對COP2000驗儀，從詳細了解該模型機的指令 /微指令系統(tǒng)入手，以實現(xiàn)乘法和除 法運算功能為應用目標， 在COP200的集成開發(fā)環(huán)境下，設計全新的指令系統(tǒng)并編寫

2、對應的 微程序；之后編寫實現(xiàn)乘法和除法的程序進行設計的驗證。三、課程設計使用的設備（環(huán)境）1 .硬件COP200攸驗儀 PC機 2.軟件COP200昉真軟件四、課程設計的具體容（步驟）2 .詳細了解并掌握 COP 2000模型機的微程序控制器原理，通過綜合實驗來實現(xiàn) 該模型機指令系統(tǒng)的特點：該模型機指令系統(tǒng)的操作碼由8位機器碼組成，前 6位機器碼用于區(qū)分操作類型，后2位機器碼是在操作中涉及通用寄存器時提供通用寄存器的尋址。進位跳車t指令JC要求倒數(shù)第3、4位為00零跳轉指令JZ要求倒數(shù)第3、4位為01無條件跳轉指令 JMP要求倒數(shù)第3、4位為11該模型機微指令系統(tǒng)的特點（包括其微指令格式的說明

3、等）：該模型機的微指令寄存器地址為00H-0FFH,共256*30位，每條微指令的控制字段部分有30位，控制方式采用的是直接控制而非編碼控制，即一位對應一個邏輯開關的狀 態(tài)?？上У氖?，此微指令無跳轉方式和下指字段，因而僅通過微指令無法在微指令寄存器中跳轉，即在一條機器指令所對應的微程序中，只有順序執(zhí)行操作。原系統(tǒng)中每條機器指令最多四個周期(當然不是必須的，可以通過機器指令的機器碼的設置使一個機器指令包含更多微指令)，即此模型機中每個微程序最多四條微指令，多余的空位則浮空處理。3 .計算機中實現(xiàn)乘法和除法的原理(1)無符號乘法算法流程圖：乘法采用移位相加的操作來完成，由于位數(shù)限制，無溢出可能因為

4、積德長度限定在 8位以，由于需要儲存中間結果及初始被乘數(shù)的指，乘數(shù)還需要 在過程中進行移位，即兩個寄存器無法完成此工作。輸入乘數(shù)，被乘數(shù)Y將A存入R0,即為最終結果由上可知，完成乘法操作需要存取操作數(shù)，移位操作，測試標志位跳轉，加法操作,同時為了調用加法程序，還需要子程序調用及返回操作。硬件原理框圖：寄存器A與R0,R3,EM通信寄存器W與R2,EM通信 通用寄存器組 R0,R1,R2與EM皆可通信(2)無符號除法算法流程圖：使用余數(shù)恢復法。 先用減測試進行測試若夠減，則進行減法操作， 不夠減直接進行移位操作。輸入除數(shù)，被除數(shù)將除數(shù)取至R0,被除數(shù)取至R1商R2初始化為0,次數(shù)R3初始化為5被

5、除數(shù)是否為0?Y硬件原理框圖:3.對應于以上算法如何分配使用COP2000驗儀中的硬件（初步分配，設計完成后再將準確的使用情況填寫在此處）ST:減測試SUBT位測試TEST時需使用AW運算時使用L/D/R : ROR/ROL寸使用乘法R0:乘數(shù)R1:被乘數(shù)R2:中間結果/乘積除法R0:除數(shù)R1:被除數(shù)/余數(shù)R2:商R3:除法次數(shù)4.在COP200跺成開發(fā)環(huán)境下設計全新的指令 /微指令系統(tǒng)設計結果如表所示（可按需要增刪表項）（1） 新的指令集（如果針對乘除法設計了兩個不同指令集要分別列表）助記符機器碼1機器碼2指令說明ROR對A寄存器的右移操作，不改變標志位ROL對A寄存器的左移操作，不改變標志

6、位SUBT A,#II減測試，將A減去#II改變標志位，但不改變A值TEST A,#II位測試，用A與II相與，但不改變A值MOV R?, #II將立即數(shù)II送入R?MOV A, #II將立即數(shù)II送入A?MOV A,R?將寄存器R?的值取到A中MOV R?,A將寄存器A的值放到R?中ADD A,R?A與RW目加，結果存入 A中SUB A,R?A與RW目減，結果存入 A中JMP MM跳轉到MMk注的位置JZ MM根據(jù)零標志跳轉到MMMJC MM根據(jù)進位標志跳轉到 MMMPUSH A將A壓棧POP A將A彈棧LOOP MM當寄存器R3的值不為0時，跳轉至 MM（2） 新的微指令集的七用我總

7、71;L幼蚓TA史址勒巴名尊鵬庫已控制FC無ooKE9:1短玲瞥寄三murcffWAKuttj京Fsn山北淬交淳空用苴M03nrm較浮空審苴103FTUFF羥漳空審此的04EFFTFF寂.方/ 孑=Kftuth嘈Q5FTFyP?薛三空ToeFTFTFT胃浮空喻1h盟oFmm潸浮空喻比r加¥X tUT1C7IJF7寄存卻梃的+iTO yE"FF指看寄注器TE"輸出由注寫入*iQ備HkPT.短潭交印州11Unmr衽泮空<1如11L?71QCfitfp?克百翱自即荀萬勘浮空*1TOu>CBJWf糜飛輻JKFC瓶出耿*iUInifFf渾生浮空*1OF.隹潭空-

8、1心的,4rtri10C7TVF目二榻后E寄存超芳nmrcnKE?FF:1短比希出SA412HFTEF滓空淳空M13myFF較?？?5跖xri14FTJ33FHJT宜通喜春再酬浮交1mIEoryFF;短后W奇4富TKF嘴出寫入+a1曲FTk而程司nFTJ7FF薜漳平Mil丸即T2isVSI7ZSbFiiSffir茄春枷?？誶T1wFJJiK。,曲國寄存器工標志金匚，工浮空例TOnE"FF指寄存圖幣F端出中社寫人tl貼用他il通程序博都;出幽制土1白器舟反控制SUBar1 IZIXE，F(xiàn)血哥與雷值酊要存融出*111Ll)rymjAL.直通百#墨k燈志0匚.I值這支1TO13CBFFTF

9、壽工指專寄鈾1uF幫出岫M人*1L?TFFEPT考主*1JtllRII20FFFEUTAL值再寄存暑區(qū)瑞也帝卓位石格*1ZLC3FFTI港至指令寄停器及端出人班寫入H混FFFFTF濟主崢£3TFFFTF浮空礴由*1KOL7124nmjTALH假青存等*通什，而曲誼移n70£5CSFHT浮空ism小與m邛F帝出布出身入H第：fi£眥*1STTIFFTT:拄喻it*15W九R?14ra口瞪了酊萬百通場存器算:S.1113rrF7iisaiar于存視會*412*FJFBOIAU自通寄福k卜芾E. 2蟀蝴豆*1IL:.f/mr即翹打卦：茶行器人泮空端出*1pm2tCSFF

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11、Y將A存入R0,即為最終結果將乘數(shù)放在R0,被乘數(shù)放在R1中MOV R0,#04H ;乘數(shù)MOV R1,#0AH ;被乘數(shù)MUL:MOV R2,A ;將中間結果暫存入 R2保護MOV A,R1 ;得到被乘數(shù)TEST A,#0FH ;被乘數(shù)為 0?JZ END; 為0結束TEST A,#01H ; 被乘數(shù)末位為 0?ROR ； 右移，不產生標志MOV R1,A ; 將被乘數(shù)保存MOV A,R2 ; 得到乘數(shù)JZ MUL1 ;此處為TESTA,#01H的判斷結果ADD A,R0 ; 末位不為0,則加上乘數(shù)MUL1: ROL ;中間結果左移JMP MUL ;循環(huán)END ENDS(2)除法4位除法的算

12、法流程圖與匯編語言程序清單: 采用余數(shù)恢復法輸入除數(shù)，被除數(shù)將除數(shù)取至R0,被除數(shù)取至R1商R刎始化為0,次數(shù)R淑始化為5被除數(shù)是否為0?Y*除法溢出NMOV R0,#08H ;除數(shù)MOV R1,#36H ;余數(shù)/被除數(shù)MOV R2,#00H ;商MOV R3,#05H ; 移位次數(shù)MOV A,R1 ；判斷被除數(shù)是否為 0TEST A,#0FFHJZ OVERF為 0 則跳轉至除法中斷。置除數(shù)、商為SUB A,R0JC ENDS; 不夠除MOV A,R0 ; 將除數(shù)移位對階ROLROLROLROL ; 在這里看似使用 4 次移位麻煩， 但若使用循環(huán)， 來回挪動操作數(shù)MOVR0,A ; 將更加麻

13、煩MOV A,R1 ;看首位夠不夠減，若夠減，商應大于4 位，除法溢出，置除數(shù)商為SUBT A,R0 ;0FFHJC DIVJMP OVERDIV:MOV A,R1SUBT A,R0 ; 測試是否夠減JC DIV1SUB A,R0 ; 夠減則用被除數(shù)減去除數(shù)MOV R1,AMOV A,#1H; 這里使用簡單減法將標志位清0，取消對移位的干擾SUB A,#0HMOV A,R0 ; 將除數(shù)右移RORMOV R0,AMOV A,R2ROL;將商左移，夠減時商為1ADD A,#01HMOV R2,AMOV A,R3減少技術次數(shù)SUB A,#01H;MOV R3,AJZ ENDSJMP DIVDIV1:

14、; 不夠減的情況，直接將除數(shù)右移MOV R1,AMOV A,#1HSUB A,#0HMOV A,R0RORMOV R0,AMOV A,R2ROLMOV R2,A ; 將商左移，不夠減時商為 0MOV A,R3減少計數(shù)次數(shù)SUBA,#01HMOV R3,A JZ ENDS JMP DIV OVERF: MOV R1,#0 MOV R2,#0 JMP ENDS OVER: MOV R1,#0FFH MOV R2,#0FFH JMP ENDSNOP6 .上述程序的運行情況（跟蹤結果） 按下表填寫描述以上各程序運行情況的容。按每個程序一表進行。程序運行的過程乘法指令的運行過程，截取前幾個循環(huán)（10*1

15、0的乘法）勘汜在任總制劫1湖1導斷據(jù)包為周魯、地址也出;克著格便空刮!£joo jrrcHmEctrrf w由專寄存售工FFC陋雌與顯3TL10C7TMF般抵信DI壬存器曾田旭kKX*1m11CEim 轉常汾寄存器莊百姓SA.%MV 1就具TL10C7T1yF存占者信m尋存器贄FCg:TO1JCBFfFF倬空七年Sf懺器這H：拙得比*-1M JRD1-AIL如WJJ直哂子在器業(yè)洋生%比*1io螃CBfriF :;羥造£畜白笑邛.«一融和比歌+4D6 BDV 丸 *LTLIX燈""群在耨值E?寄存罌工*鼎涵*1TODCEFT7F ：修造金寄存器二

16、E端出歌a TEST 丸 TOTT4307FET3F KLL,直圖淚靖帶£依*鵬 4HKtbtUT331CTFrEF存心注值印寄存騫T苒處Kiiitun1232FFFI93 WLfi-fi寄存去.*標志fil匚WW容與在其TL33FPPF57堆柱好等I寄存美.*粹幽卡p? moi m 的TO加CEPFFF +罕交它學存存存工EPC忙癡出寫入hOS JR 15TL國我TFFF存W曾古以奇停器無PC忙城出r聯(lián)TO用CEFfTF ?鉉轡寄存器4F匚忙：由比寫入rA TE57 % WJJ4其JEEFF 3直逋期埼仃器皿端出*117331EE存肥器信E寄用器丫F呢齪*1H7?327F"

17、;93 WJlg fi寄存霜k標志應匚7與運耳*4Tt33用”釬喈桂斯奪1寄存器*痛州*1iB _FA7CHTO34ITFTFF 轉市今寄存若開黨喟虧人C雌TL307HTB7皿有牌寄存渤冷病尚*iTO21CEFFFF 潛3寸MXF存若巧晡匕墟出寫人Fp KDV tl, An邛PK9F皿苜由ST存器M?浮空塌出】后CESFFF，包赧李小R州忙入g寫人*1DE HDV 4 驗IL.«X加F寄廳含馀。京停也浮交點比*1TOcmEE，'隹相3寄存智下下忙喻1;助記存觸北劇i,.出察洋2StS第|加厚打入 寄存以|地址粉土 總空一&算署 g1哆位控制1怔1oe mv 此般T1o

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