計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)

1、計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告班級(jí)：09計(jì)算機(jī) 03 班 姓名： * 學(xué)號(hào)： * 完成時(shí)間： 2012年 1月3日 一、課程設(shè)計(jì)目的1在實(shí)驗(yàn)機(jī)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令及對(duì)應(yīng)的微指令（微程序）并驗(yàn)證，從而進(jìn)一步掌握微程序設(shè)計(jì)控制器的基本方法并了解指令系統(tǒng)與硬件結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；2通過(guò)控制器的微程序設(shè)計(jì)，綜合理解計(jì)算機(jī)組成原理課程的核心知識(shí)并進(jìn)一步建立整機(jī)系統(tǒng)的概念；3培養(yǎng)綜合實(shí)踐及獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力。二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)針對(duì)COP2000實(shí)驗(yàn)儀，從詳細(xì)了解該模型機(jī)的指令/微指令系統(tǒng)入手，以實(shí)現(xiàn)乘法和除法運(yùn)算功能為應(yīng)用目標(biāo)，在COP2000的集成開發(fā)環(huán)境下，設(shè)計(jì)全新的指令系統(tǒng)并編寫對(duì)應(yīng)的微程序；之后編寫實(shí)

2、現(xiàn)乘法和除法的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的驗(yàn)證。三、 課程設(shè)計(jì)使用的設(shè)備（環(huán)境）1硬件l COP2000實(shí)驗(yàn)儀l PC機(jī)2軟件l COP2000仿真軟件四、課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容（步驟）1詳細(xì)了解并掌握COP 2000模型機(jī)的微程序控制器原理，通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)(1)該模型機(jī)指令系統(tǒng)的特點(diǎn)： 總體概述COP2000模型機(jī)包括了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)CPU所具備所有部件，這些部件包括：運(yùn)算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移門L、直通門D、右移門R、寄存器組R0-R3、程序計(jì)數(shù)器PC、地址寄存器MAR、堆棧寄存器ST、中斷向量寄存器IA、輸入端口IN、輸出端口寄存器OUT、程序存儲(chǔ)器EM、指令寄存器IR、微程序計(jì)數(shù)器uPC、

3、微程序存儲(chǔ)器uM，以及中斷控制電路、跳轉(zhuǎn)控制電路。其中運(yùn)算器和中斷控制電路以及跳轉(zhuǎn)控制電路用CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)，其它電路都是用離散的數(shù)字電路組成。微程序控制部分也可以用組合邏輯控制來(lái)代替。 模型機(jī)為8位機(jī)，數(shù)據(jù)總線、地址總線都為8位，但其工作原理與16位機(jī)相同。相比而言8位機(jī)實(shí)驗(yàn)減少了煩瑣的連線，但其原理卻更容易被學(xué)生理解、吸收。模型機(jī)的指令碼為8位，根據(jù)指令類型的不同，可以有0到2個(gè)操作數(shù)。指令碼的最低兩位用來(lái)選擇R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令碼做為微地址來(lái)尋址微程序存儲(chǔ)器，找到執(zhí)行該指令的微程序。而在組合邏輯控制方式中，按時(shí)序用指令碼產(chǎn)生相應(yīng)的控制位。在本模型機(jī)中，一條指令最多分

4、四個(gè)狀態(tài)周期，一個(gè)狀態(tài)周期為一個(gè)時(shí)鐘脈沖，每個(gè)狀態(tài)周期產(chǎn)生不同的控制邏輯，實(shí)現(xiàn)模型機(jī)的各種功能。模型機(jī)有24位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運(yùn)算器的運(yùn)算功能，存儲(chǔ)器的讀寫。模型機(jī)的缺省的指令集分幾大類： 算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、移位指令、數(shù)據(jù)傳輸指令、跳轉(zhuǎn)指令、中斷返回指令、輸入/輸出指令。 模型機(jī)的尋址方式表1 模型機(jī)的尋址方式模型機(jī)的尋址方式尋址方式說(shuō)明指令舉例舉例說(shuō)明累加器尋址操作數(shù)為累加器ACPL A將累加器A的值取反隱含尋址累加器AOUT將累加器A的值輸出到輸出端口寄存器OUT寄存器尋址參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)在R0R3的寄存器中ADD A,R0將寄存器R0的值加上累加器A的值，再存

5、入累加器A中寄存器間接尋址參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器EM中，數(shù)據(jù)的地址在寄存器R0-R3中MOV A,R1將寄存器R1的值作為地址，把存儲(chǔ)器EM中該地址的內(nèi)容送入累加器A中存儲(chǔ)器直接尋址參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器EM中，數(shù)據(jù)的地址為指令的操作數(shù)。AND A,40H將存儲(chǔ)器EM中40H單元的數(shù)據(jù)與累加器A的值作邏輯與運(yùn)算，結(jié)果存入累加器A立即數(shù)尋址參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)為指令的操作數(shù)。SUB A,#10H從累加器A中減去立即數(shù)10H，結(jié)果存入累加器A(2)該模型機(jī)微指令系統(tǒng)的特點(diǎn)（包括其微指令格式的說(shuō)明等）： 總體概述該模型機(jī)的微命令是以直接表示法進(jìn)行編碼的，其特點(diǎn)是操作控制字段中的每一位代表一個(gè)微命令。這種方

6、法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單直觀，其輸出直接用于控制。缺點(diǎn)是微指令字較長(zhǎng)，因而使控制存儲(chǔ)器容量較大。 微指令格式的說(shuō)明模型機(jī)有24位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運(yùn)算器的運(yùn)算功能，存儲(chǔ)器的讀寫。微程序控制器由微程序給出24位控制信號(hào)，而微程序的地址又是由指令碼提供的，也就是說(shuō)24位控制信號(hào)是由指令碼確定的。該模型機(jī)的微指令的長(zhǎng)度為24位，其中微指令中只含有微命令字段，沒有微地址字段。其中微命令字段采用直接按位的表示法，哪位為0，表示選中該微操作，而微程序的地址則由指令碼指定。這24位操作控制信號(hào)的功能如表2所示：（按控制信號(hào)從左到右的順序依次說(shuō)明）表2 微指令控制信號(hào)的功能操作控制信號(hào)控 制 信 號(hào)

7、的 說(shuō) 明XRD外部設(shè)備讀信號(hào)，當(dāng)給出了外設(shè)的地址后，輸出此信號(hào)，從指定外設(shè)讀數(shù)據(jù)。EMWR程序存儲(chǔ)器EM寫信號(hào)。EMRD程序存儲(chǔ)器EM讀信號(hào)。PCOE將程序計(jì)數(shù)器PC的值送到地址總線ABUS上。EMEN將程序存儲(chǔ)器EM與數(shù)據(jù)總線DBUS接通，由EMWR和EMRD決定是將DBUS數(shù)據(jù)寫到EM中，還是從EM讀出數(shù)據(jù)送到DBUS。IREN將程序存儲(chǔ)器EM讀出的數(shù)據(jù)打入指令寄存器IR和微指令計(jì)數(shù)器PC。EINT中斷返回時(shí)清除中斷響應(yīng)和中斷請(qǐng)求標(biāo)志，便于下次中斷。ELPPC打入允許，與指令寄存器的IR3、IR2位結(jié)合，控制程序跳轉(zhuǎn)。MAREN將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)打入地址寄存器MAR。MAROE將地

8、址寄存器MAR的值送到地址總線ABUS上。OUTEN將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)送到輸出端口寄存器OUT里。STEN將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)存入堆棧寄存器ST中。RRD讀寄存器組R0R3，寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。RWR寫寄存器組R0R3，寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。CN決定運(yùn)算器是否帶進(jìn)位移位，CN=1帶進(jìn)位，CN=0不帶進(jìn)位。FEN將標(biāo)志位存入ALU內(nèi)部的標(biāo)志寄存器。X2X2、X1、X0三位組合來(lái)譯碼選擇將數(shù)據(jù)送到DBUS上的寄存器。X1X0WEN將數(shù)據(jù)總線DBUS的值打入工作寄存器W中。AEN將數(shù)據(jù)總線DBUS的值打入累加器A中。S2S2、S1、S0三位組合決定ALU做

9、何種運(yùn)算。S1S0COP2000中有7個(gè)寄存器可以向數(shù)據(jù)總線輸出數(shù)據(jù), 但在某一特定時(shí)刻只能有一個(gè)寄存器輸出數(shù)據(jù). 由X2,X1,X0決定那一個(gè)寄存器輸出數(shù)據(jù)。X2 X1 X0輸出寄存器0 0 0IN_OE 外部輸入門0 0 1IA_OE 中斷向量0 1 0ST_OE 堆棧寄存器0 1 1PC_OE PC寄存器1 0 0D_OE 直通門1 0 1R_OE 右移門1 1 0L_OE 左移門1 1 1沒有輸出COP2000中的運(yùn)算器由一片EPLD實(shí)現(xiàn). 有8種運(yùn)算, 通過(guò)S2,S1,S0來(lái)選擇。運(yùn)算數(shù)據(jù)由寄存器A及寄存器W給出, 運(yùn)算結(jié)果輸出到直通門D。S2 S1 S0功能0 0 0A+W 加0

10、0 1A-W 減0 1 0A|W 或0 1 1A&W 與1 0 0A+W+C 帶進(jìn)位加1 0 1A-W-C 帶進(jìn)位減1 1 0A A取反1 1 1A 輸出A 2。計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)乘法和除法的原理（1）無(wú)符號(hào)乘法實(shí)例演示（即，列4位乘法具體例子演算的算式）：以0011×0100為例0 0 1 1 被乘數(shù) 0 1 0 0 乘數(shù)_ 0 0 0 0 部分積為0 0 0 0 0 （0） 乘數(shù)最低位為0，部分積加0，被乘數(shù)左移_ 一位，乘數(shù)右移一位。 0 0 0 0 部分積 0 0 0 0 （0） 乘數(shù)最低位為0，部分積加0，被乘數(shù)左移_ 一位，乘數(shù)右移一位。 0 0 0 0 部分積 1 1

11、 0 0 （1） 乘數(shù)最低位為1，部分積累加被乘數(shù)，被乘_ 數(shù)左移一位，乘數(shù)右移一位。 1 1 0 0 部分積 0 0 0 0 （0） 乘數(shù)最低位為0，部分積加0，被乘數(shù)左移_ 一位，乘數(shù)右移一位。 （0） 1 1 0 0 計(jì)算完畢，結(jié)果為00001100 即：0011×0100=00001100硬件原理框圖：R0,被乘數(shù)，左移中間結(jié)果送A被乘數(shù)送WR3,部分積，最終積R1,乘 數(shù)，右移 乘法指令硬件原理框圖開始始初始化 被乘數(shù)，乘數(shù)，積算法流程圖： 初始化 NNYY乘數(shù)末位為1？計(jì)算部分積 被乘數(shù)左移一位，乘數(shù)右移一位乘數(shù)為0？結(jié)束（2）無(wú)符號(hào)除法實(shí)例演示（即，列4位除法具體例子演

12、算的算式）：以01001010÷1000為例被除數(shù)：01001010除數(shù)：1000 00001001 00001000 00000001 00000010 一位 00001000 00000101 00000101 00001000 00001010 00001000 _ 00000010 硬件原理框圖：中間結(jié)果送A，作為被減數(shù)被除數(shù)/中間結(jié)果與除數(shù)做差大于0，結(jié)果即為余數(shù)被除數(shù)，余數(shù)減法有進(jìn)位相應(yīng)位置為0，否則為1除數(shù)送W，作為減數(shù)被除數(shù)右移，下一位落下算法流程圖：開始被除數(shù)，除數(shù)，商，余數(shù)初始化被除數(shù)右移四位得中間結(jié)果中間結(jié)果=中間結(jié)果-除數(shù)>0?YN商的第五位為0;商的第

13、五位為1;被除數(shù)第四位=0?YNs中間結(jié)果左移1位加1中間結(jié)果左移1位中間結(jié)果=中間結(jié)果-除數(shù)>0?NY 商的第四位為0;商的第四位為1;YN被除數(shù)第三位=0?中間結(jié)果左移1位加1中間結(jié)果左移1位中間結(jié)果=中間結(jié)果-除數(shù)>0? 求得商，余數(shù) 除法指令算法路程圖3對(duì)應(yīng)于以上算法如何分配使用COP2000實(shí)驗(yàn)儀中的硬件（1）無(wú)符號(hào)乘法表3 無(wú)符號(hào)乘法的硬件分配情況硬件名稱實(shí)現(xiàn)算法功能描述寄存器R0 初始化時(shí)，用來(lái)存放被乘數(shù)； 在程序執(zhí)行的過(guò)程中，用來(lái)存放左移后的被乘數(shù)。寄存器R1 始化時(shí)，用來(lái) 存放乘數(shù)； 在程序執(zhí)行的過(guò)程中，用來(lái)存放右移后的乘數(shù)。寄存器R2用來(lái)存放部分積和最終結(jié)果累加

14、器A執(zhí)行ADD A,R?（加法）、SUB A，#II （減法），SAL A（左移一位）、SHR A（右移一位）等命令時(shí)所必須使用的寄存器。寄存器W執(zhí)行ADD A,R?（加法）、SUB R?,#II（減法）等雙操作數(shù)命令時(shí)所必須使用的寄存器。左移門L用來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)左移一位的運(yùn)算，并能夠控制該運(yùn)算后的結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。直通門D用來(lái)控制ALU的執(zhí)行結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。右移門R用來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)右移一位的運(yùn)算，并能夠控制該運(yùn)算后的結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。程序計(jì)數(shù)器PC 控制程序按順序正常執(zhí)行； 當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，從數(shù)據(jù)線接收要跳轉(zhuǎn)的地址，使程序能夠按需要自動(dòng)執(zhí)行。 當(dāng)要從EM中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，由

15、PC提供地址。存儲(chǔ)器EM存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)。微程序計(jì)數(shù)器PC向微程序存儲(chǔ)器M提供相應(yīng)微指令的地址。微程序存儲(chǔ)器M存儲(chǔ)相應(yīng)指令的微指令。（2）無(wú)符號(hào)除法表4 無(wú)符號(hào)除法的硬件分配情況硬件名稱實(shí)現(xiàn)算法功能描述寄存器R0初始化時(shí)，用來(lái)存放被除數(shù)。寄存器R1初始化時(shí)，用來(lái)存放除數(shù)；寄存器R2在程序執(zhí)行過(guò)程中，用來(lái)保存當(dāng)前算得的商。寄存器R3程序運(yùn)行過(guò)程中用來(lái)存放對(duì)被除數(shù)操作后的結(jié)果，最后用于保存余數(shù)。累加器A 計(jì)算時(shí)用來(lái)存放中間結(jié)果； 執(zhí)行ADD A,R?（加法）、SUB A,R?（減法）等命令時(shí)所必須使用的寄存器。寄存器W執(zhí)行SUB A,R?（減法）等雙操作數(shù)命令時(shí)所必須使用的寄存器。左移門L用來(lái)實(shí)現(xiàn)相

16、應(yīng)數(shù)據(jù)左移一位的運(yùn)算，并能夠控制該運(yùn)算后的結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。直通門D用來(lái)控制ALU的執(zhí)行結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。右移門R用來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)右移一位的運(yùn)算，并能夠控制該運(yùn)算后的結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。程序計(jì)數(shù)器PC 控制程序按順序正常執(zhí)行； 當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，從數(shù)據(jù)線接收要跳轉(zhuǎn)的地址，使程序能夠按需要自動(dòng)執(zhí)行。 當(dāng)要從EM中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，由PC提供地址。存儲(chǔ)器EM存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)。微程序計(jì)數(shù)器PC向微程序存儲(chǔ)器M提供相應(yīng)微指令的地址。微程序存儲(chǔ)器M存儲(chǔ)相應(yīng)指令的微指令。輸出寄存器OUT可以將運(yùn)算結(jié)果輸出到輸出寄存器OUT（本實(shí)驗(yàn)未用）。堆棧ST當(dāng)存儲(chǔ)于累加器R0的值將要受到破壞時(shí)，將其數(shù)據(jù)保存在

17、堆棧ST中，使程序能夠正常地執(zhí)行。4在COP2000集成開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)全新的指令/微指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果如表所示（可按需要增刪表項(xiàng)）（1） 新的指令集（設(shè)計(jì)兩個(gè)不同指令集要分別列表）助記符機(jī)器碼1機(jī)器碼2指令說(shuō)明PUSH A000001xx 04-07將寄存器A中的數(shù)存到堆棧寄存器ST。POP A000010xx08-0B將堆棧寄存器ST中的數(shù)存到A。ADD A,#II000011xx0C-0F II將寄存器A中的數(shù)與立即數(shù)II相加送A 并影響標(biāo)志位ADD A,R?000100xx10-13將寄存器R？中的數(shù)與寄存器A中的數(shù)相加送R？，并影響標(biāo)志位LD R?,#II000101xx14-17II將

18、立即數(shù)II中的數(shù)送寄存器R？LD R?,A000110xx18-1B將寄存器A中的數(shù)送至寄存器R?中LD A,R?000111xx1C-1F將寄存器R中的數(shù)送至寄存器A中HR A001010xx 28-2B寄存器A中的數(shù)不帶進(jìn)位右移一位，并影響標(biāo)志位SAL A001011xx2C-2F寄存器A中的數(shù)不帶進(jìn)位左移一位，并影響標(biāo)志位SHR A001100xx30-33寄存器A中的數(shù)帶進(jìn)位向右移一位，并影響標(biāo)志位SUB A,#II001101xx34-37II將寄存器A中的數(shù)與立即數(shù)II相減送至寄存器A并影響標(biāo)志位ADD R?,#II001110xx38-3BII將寄存器R？中的數(shù)與立即數(shù)相加送至R

19、？并影響標(biāo)志位ADD R?,A001111xx3C-3F將寄存器A中的數(shù)與R？中的數(shù)相加送至R？，并影響標(biāo)志位SUB R?,#II010000x40-43II將寄存器R？中的數(shù)與立即數(shù)II相減送至R?并影響標(biāo)志位SUB A,R?010001xx44-47將寄存器A中的數(shù)與寄存器R?中的數(shù)相減送至A中，并影響標(biāo)志位AND R?,#II010010xx48-4BII將寄存器R？中的數(shù)與立即數(shù)II相與送至R？中GOTO MM010011xx4C-4FMM無(wú)條件跳轉(zhuǎn)至MMGC MM010100xx50-53MM如果零標(biāo)志位為1 ，跳轉(zhuǎn)至MMGZ MM010101xx54-57MM如果進(jìn)位標(biāo)志位為1 ，

20、跳轉(zhuǎn)至MM下圖為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中指令系統(tǒng)的截圖（2） 新的微指令集助記符狀態(tài)微地址微程序數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)打入地址輸出運(yùn)算器移位控制mPCPC_FATCH_T0->00CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+101FFFFFF浮空浮空A輸出+102FFFFFF浮空浮空A輸出+103FFFFFF浮空浮空A輸出+1PUSH AT104FFFF9FALU直通堆棧寄存器ST浮空A輸出+1T005CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+106FFFFFF浮空浮空A輸出+107FFFFFF浮空浮空A輸出+1POP AT108FFFF57堆棧寄存器ST寄存器A浮空A輸出+1T009CBFFFF

21、浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+10AFFFFFF浮空浮空A輸出+10BFFFFFF浮空浮空A輸出+1ADD A,#IIT20CC7FFFF存貯器值EM寄存器W 標(biāo)志位C,ZPC輸出A輸出+1+1T10DFFFF90ALU直通寄存器A浮空加運(yùn)算+1T00ECBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+10FFFFFFF浮空浮空A輸出+1T210FFF7EF寄存器值R?寄存器W浮空A輸出+1T111FFFF90ALU直通寄存器A 標(biāo)志位C,Z浮空加運(yùn)算+1T012CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+113FFFFFF浮空浮空A輸出+1ADD A,R?T114C7FBFF存

22、貯器值EM寄存器R?PC輸出A輸出+1+1T015CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+116FFFFFF浮空浮空A輸出+117FFFFFF浮空浮空A輸出+118FFFFFF浮空浮空A輸出19FFFFFF浮空浮空A輸出1AFFFFFF浮空浮空A輸出1BFFFFFF浮空浮空A輸出LD A,R?T11CFFF7F0寄存器值R?寄存器A浮空加運(yùn)算T01DCBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+11EFFFFFF浮空浮空A輸出+11FFFFFFF浮空浮空A輸出+1UNDEF20FFFFFF浮空浮空A輸出+121FFFFFF浮空浮空A輸出+122FFFFFF浮空浮空A輸出+123F

23、FFFFF浮空浮空A輸出+1UNDEF24FFFFFF浮空浮空A輸出+125FFFFFF浮空浮空A輸出+126FFFFFF浮空浮空A輸出+127FFFFFF浮空浮空A輸出+1HR AT128FFFFB7ALU右移寄存器A浮空A輸出帶進(jìn)位右移+1T029CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+12AFFFFFF浮空浮空A輸出+12BFFFFFF浮空浮空A輸出+1SAL AT12CFFFCD7ALU左移寄存器A，標(biāo)志位C,Z浮空A輸出左移+1T02DCBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+12EFFFFFF浮空浮空A輸出+12FFFFFFF浮空浮空A輸出+1SHR AT130F

24、FFFB7ALU右移寄存器A 標(biāo)志位C,Z浮空A輸出帶進(jìn)位右移+1T031CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+132FFFFFF浮空浮空A輸出+133FFFFFF浮空浮空A輸出+1SUB A,#IIT234C7FEE9存貯器值EM寄存器W 標(biāo)志位C,ZPC輸出減運(yùn)算+1+1T135FFFF97ALU直通寄存器A浮空A輸出+1T036CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+137FFFFFF浮空浮空A輸出+1ADD R?,#IIT338C7FFE8存貯器值EM寄存器WPC輸出加運(yùn)算+1+1T239FFF7F7寄存器值R?寄存器A浮空A輸出+1T13AFFFB90ALU直通

25、寄存器R?寄存器A浮空加運(yùn)算+1T03BCBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+1ADD R?,#IIT23CFFF7EF寄存器值R?寄存器W浮空A輸出+1T13DFFFA98ALU直通寄存器R?標(biāo)志位C,Z浮空加運(yùn)算+1T03ECBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+13FFFFFFF浮空浮空A輸出+1SUB A,#IIT240C7FFFF存貯器值EM寄存器A寄存器WPC輸出減運(yùn)算+1+1T141FFF7F7寄存器值R?寄存器A浮空A輸出+1T042CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+143FFFFFF浮空浮空A輸出+1SUB A,R?T244FFF7EF寄

26、存器值R?寄存器W浮空A輸出+1T145FFFE91ALU直通寄存器A標(biāo)志位C,Z浮空減運(yùn)算+1T046CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+147FFFFFF浮空浮空A輸出+1AND R?,#IIT348C7FFEF存貯器值EM寄存器WPC輸出A輸出+1+1T249FFF7F7寄存器值R?寄存器A浮空A輸出+1T14AFFFA93ALU直通寄存器R?寄存器A標(biāo)志位C,Z浮空與運(yùn)算+1T04BCBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+1GOTO MMT14CC6FFFF存貯器值EM寄存器PCPC輸出A輸出+1寫入T04DCBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+14

27、EFFFFFF浮空浮空A輸出+14FFFFFFF浮空浮空A輸出+1GC MMT150C6FFFF存貯器值EM寄存器PCPC輸出A輸出+1寫入T051CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+152FFFFFF浮空浮空A輸出+153FFFFFF浮空浮空A輸出+1GZ MMT154C6FFFF存貯器值EM寄存器PCPC輸出A輸出+1寫入T055CBFFFF浮空指令寄存器IRPC輸出A輸出寫入+1如下為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中新建微指令的截圖5用設(shè)計(jì)完成的新指令集編寫實(shí)現(xiàn)無(wú)符號(hào)二進(jìn)制乘法、除法功能的匯編語(yǔ)言程序（1）乘法4位乘法的算法流程圖與匯編語(yǔ)言程序清單：LD R0,#03HLD R1,#04HLD

28、R2,#00HLOOP1:LD A,R1SHR ALD R1,AGC LOOP2LD A,R0SAL ALD R0,AGOTO LOOP1LOOP2:LD A,R0ADD R2,ALD A,R1SUB A,#00HGZ FINALGOTO LOOP1FINAL:END（3） 除法（選作）4位除法的算法流程圖與匯編語(yǔ)言程序清單：LDR0,#4AH;被除數(shù)LDR1,#08H;除數(shù)LDR2,#00H;商LDR3,#4AH;余數(shù);R3暫時(shí)存放中間結(jié)果;切記不能用兩個(gè)存儲(chǔ)器操作數(shù)LD A,R0HRAHRAHRA ;第一次-不帶進(jìn)位右移三位SUB A,R1 PUSH A ;中間商 ，暫存第一次差GCLS0

29、;減不開轉(zhuǎn)LS0，減得開繼續(xù)ADDR2,#08H;商的第四位為1，帶寄存器的加減法都會(huì)使A中值改變 POP ALOOP0:PUSH A ANDR0,#04H;得被除數(shù)第三位SUBR0,#00H;判斷被除數(shù)第三位是否為0POP A ;中間結(jié)果GZNEXT0;若為0，跳轉(zhuǎn)至NEXT0；若非0，繼續(xù) SALAADDA,#01H ;非0即1 ，還原為1GOTOTAG0NEXT0: SALA;直接左移，原 被乘數(shù)的第三位（中間結(jié)果的最后一位）為0TAG0:SUBA,R1 ;繼續(xù)做差 ,需要帶進(jìn)位GCLS1;減不開轉(zhuǎn)LS1 PUSH A;減得開，繼續(xù) ADDR2,#04H;商的第三位為1 POP ALOO

30、P1:PUSH ALD A,R3 LD R0,APOP APUSH AANDR0,#02HSUBR0,#00H POP AGZNEXT1;被除數(shù)的第二位為0 SALAADDA,#01HGOTOTAG1NEXT1:SALATAG1:SUBA,R1GCLS2;減不開轉(zhuǎn)2 PUSH A ADDR2,#02H;商的第二位為1 POP ALOOP2:PUSH ALD A,R3 LD R0,APOP APUSH AANDR0,#01HSUBR0,#00H POP AGZNEXT2;被除數(shù)的第一位為0SALAADDA,#01HGOTOTAG2NEXT2:SALATAG2:PUSH A LD A,R3 LD

31、R0,A POP APUSHASUBA,R1GCNEXT3 PUSH AADDR2,#01H;商的第一位為1 POP A GOTOTAG3NEXT3: ADDR2,#00H;商的第一位為0 POPATAG3:LDR3,AGOTO FINALLS0:ADDA,R1GOTOLOOP0LS1:ADDA,R1GOTOLOOP1LS2:ADDA,R1GOTOLOOP2FINAL:END6上述程序的運(yùn)行情況（跟蹤結(jié)果）無(wú)符號(hào)乘法程序的運(yùn)行過(guò)程匯 編 指 令程序地址機(jī)器碼指令說(shuō)明微程序PC mPC運(yùn)行時(shí)寄存器或存儲(chǔ)器的值_FATCH_000000實(shí)驗(yàn)機(jī)占用，不可修改。復(fù)位后，所有寄存器清0，首先執(zhí)行 _FA

32、TCH_ 指令取指。CBFFFF+1寫入EM:14LD R0，#03001403將立即數(shù)03H送至寄存器R0C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM:14R0:00R1:00R2:00A:00LD R1,#04H021504將立即數(shù)04H送至寄存器R1C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM:15R0:03R2:00R1:00A:00LD R2,#00H041600將立即數(shù) 00H送至寄存器R2C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM:16R0:03R1:04R2:00A:00LD A,R1061D將寄存器R1中的數(shù)送至A寄存器FFF7F0CBFFFF+1+1寫入EM:1DR0:0

33、3R1:04R2:00SHR A0730將寄存器A中的數(shù)據(jù)帶進(jìn)位右移一位，帶標(biāo)志位FFFEB7CBFFFF+1+1寫入A:04R0:03R1:04R2:00EM:30LD R1,A0819將寄存器A中的數(shù)據(jù)送至R1FFFB9FCBFFFF+1+1寫入A:02EM:19R0:03R1:04R2:00GC 10095010如果進(jìn)位標(biāo)志位1 則跳轉(zhuǎn)至10C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM:50R0:03R1:02R2:00A:02LD A,R00B1C將寄存器R0中的數(shù)據(jù)送至寄存器AFFF7F0CBFFFF+1寫入+1EM:1CA:02R0:03R1:02R2:00SAL A0C2C寄存器

34、A中的數(shù)據(jù)不帶進(jìn)位左移一位FFFCD7CBFFFF+1寫入+1EM:2CA:03R0:03R1:02R2:00LD R0,A0D18將寄存器A中的數(shù)據(jù)送至寄存器R0FFFB9FCBFFFF+1+1寫入EM:18R1:02A:06R0:03R2:00GOTO 060E4C06無(wú)條件跳轉(zhuǎn)至06C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM:4CR0:06R1:02A:06R2:00LD A,R0101C將寄存器R0中的數(shù)據(jù)送至寄存器AFFF7F0CBFFFF+1+1寫入EM:1CA:00R0:0CR1:02R2:00ADD R2,A113E將寄存器R2中的數(shù)據(jù)域寄存器A中的數(shù)據(jù)相加送至A，影響標(biāo)志位

35、FFF7EFCBFFFF+1+1EM:3EA:0CR0:0CR1:02R2:00LD A,R1121D將寄存器R1中的數(shù)據(jù)送至A+1+1寫入EM:1DA:0CR0:0CR1:02R2:00SUB A,#00H133400將寄存器A中的數(shù)據(jù)與立即數(shù)A相減送至A，影響標(biāo)志位+1+1寫入EM:34R2:0CA:0CR0:0CR1:02GZ 19155419無(wú)條件跳轉(zhuǎn)至19+1寫入寫入+1EM:54R2:0CA:0CR0:0CR1:02實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的 截圖如下：無(wú)符號(hào)除法程序的運(yùn)行過(guò)程匯 編 指 令程序地址機(jī)器碼指令說(shuō)明微程序PC mPC運(yùn)行時(shí)寄存器或存儲(chǔ)器的值LDR0,#4AH00144A將立即數(shù)4A

36、H送至R0寄存器C7FBFFCBFFFF+1+1寫入+1EM:14A:00R0:4AR1:00R2:00R3:00W:00LDR1,#08H021508將立即數(shù)08H送至R1寄存器C7FBFFCBFFFF+1+1寫入+1EM:08A:00R0:4AR1:08R2:00R3:00W:00LDR2,#00H041600將立即數(shù)00H送至R2寄存器C7FBFFCBFFFF+1+1寫入+1EM:00A:00R0:4AR1:00R2:00R3:00W:00LDR3,#4AH06174A將立即數(shù)4AH送至R3寄存器C7FBFFCBFFFF+1+1寫入+1EM:4AA:00R0:4AR1:08R2:00R3

37、:4AW:00LD A,R0 081C 將寄存器R0中的數(shù)送至A寄存器FFF7F0CBFFFF+1+1寫入EM:14A:4AR0:4AR1:08R2:00R3:4AW:00HRA0928將寄存器A中的數(shù)不帶進(jìn)位右移一位FFFFB7CBFFFF+1+1寫入EM:28A:25R0:4AR1:08R2:00R3:4AW:00HRA0A28將寄存器A中的數(shù)不帶進(jìn)位右移一位FFFFB7CBFFFF+1+1寫入EM:28A:12R0:4AR1:08R2:00R3:4AW:00HRA0B28將寄存器A中的數(shù)不帶進(jìn)位右移一位FFFFB7CBFFFF+1+1寫入EM:28A:09R0:4AR1:08R2:00R

38、3:4AW:00SUBA,R10C45將寄存器A中的數(shù)與R1中的數(shù)帶相減送至A，影響標(biāo)志位FFF7EFFFFE91CBFFFF+1+1+1寫入EM:45A:09R0:4AR1:08R2:00R3:4AW:00PUSH A0D04將寄存器A中的數(shù)壓棧FFFE9FCBFFFF+1寫入+1EM:04A:01R0:4AR1:08R2:00R3:4AW:08GC670E5067若進(jìn)位標(biāo)志位1，跳轉(zhuǎn)至67C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM:67A:01R0:4AR1:08R2:00R3:4AW:08ADDR2,#08H103A08將寄存器R2中的數(shù)與立即數(shù)08H相加，送至R2，影響標(biāo)志位C7FF

39、E8FFF7F7FFFF57+1寫入+1EM:08A:08R0:4AR1:08R2:08R3:4AW:08POP A1208將堆棧寄存器中的數(shù)送至AFFFF57CBFFFF+1寫入+1EM:08A:01R0:4AR1:08R2:08R3:4AW:08PUSH A1304將寄存器A中的數(shù)壓棧至堆棧寄存器FFEF9FCBFFFF+1+1寫入+1EM:04A:01R0:4AR1:08R2:08R3:4AW:08ANDR0,#04H144804將立即數(shù)04H與R0中的數(shù)想與送至R0C7FFEFFFF7F7FFFA93CBFFFF+1+1+1+1寫入+1EM:04A:00R0:00R1:08R2:08R3:4AW:04SUBR0,#00H164000將R0中的數(shù)與立即數(shù)00H想減送至R0，影響標(biāo)志位C7FFE1FFF7F7CBFFFF+1+1+1寫入+1+1寫入EM:00A:00R0:-R1:08R2:08R3:4AW:00POP A1808將堆棧寄存器中的數(shù)送至AFFFF57CBFFFF+1+1寫入EM:00A:00R0:00R1:08R2:08R3:4AW:00GZ20195420如果零標(biāo)志位為0 ，跳轉(zhuǎn)至20C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM:00A:00R0:00R1: