COP2000微指令微程序文件

.. 課程設(shè)計的具體容 .1．在實驗機上設(shè)計實現(xiàn)機器指令及對應(yīng)的微指令(微程序)并驗證，從而進一步掌握微程序設(shè)計控制器的基本方法并了解指令系統(tǒng)與硬件結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系；2．通過控制器的微程序設(shè)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3．培養(yǎng)綜合實踐及獨立分析、解決問題的能力。二、課程設(shè)計的任務(wù)針對COP2000實驗儀，從詳細(xì)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(yīng)用目標(biāo)，在COP2000的集成開發(fā)環(huán)境下，設(shè)計全新的指令系統(tǒng)并編寫對應(yīng)的微程序；之后編寫實現(xiàn)乘法的程序進行設(shè)計的驗證。COP2000實驗儀PC機COP2000仿真軟件四、課程設(shè)計的具體容1．詳細(xì)了解并掌握COP2000模型機的微程序控制器原理，通過綜合實驗來實現(xiàn)(1)該模型機指令系統(tǒng)的特點：①總體概述COP2000模型機包括了一個標(biāo)準(zhǔn)CPU所具備所有部件，這些部件包括：運算器ALU、累跳轉(zhuǎn)控制電路。其中運算器和中斷控制電路以及跳轉(zhuǎn)控制電路用CPLD來實現(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代替。位機實驗減少了煩瑣的連線，但其原理卻更容易被學(xué)生理解、吸收。低兩位用來選擇R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令碼做為微地址來尋址微程序存儲器，找到執(zhí)行該指令的微程序。而在組合邏輯控制方式中，按時序用指令碼產(chǎn)生相應(yīng)的控制位。在本模型機中，一條指令最多分四個狀態(tài)周期，一個狀態(tài)周期為一個時鐘脈沖，.每個狀態(tài)周期產(chǎn)生不同的控制邏輯，實現(xiàn)模型機的各種功能。模型機有24位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運算器的運算功能，存儲器的讀寫。模型機的缺省的指令集分幾大類：算術(shù)運算指令、邏輯運算指令、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。②模型機的尋址方式指令指令說明將累加器A的值輸出到的數(shù)據(jù)與累加器A的值從累加器A中減去立即A尋址方式說明參與運算的數(shù)據(jù)在存儲參與運算的數(shù)據(jù)在存儲參與運算的數(shù)據(jù)為指令模型機的尋址方式寄存器尋址寄存器間接尋址存儲器直接尋址立即數(shù)尋址指令舉例CPLOUTADDMOVAA,R0A,R1ANDA,40HSUBA,#10H(2)該模型機微指令系統(tǒng)的特點：①總體概述該模型機的微命令是以直接表示法進行編碼的，其特點是操作控制字段中的每一位代表一個微命令。這種方法的優(yōu)點是簡單直觀，其輸出直接用于控制。缺點是微指令字較長，較大。②微指令格式的說明模型機有24位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運算器的運算功能，存儲器的讀寫。微程序控制器由微程序給出24位控制信號，而微程序的地址又是由指令碼提供的，也就是說24位控制信號是由指令碼確定的。該模型機的微指令的長度為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。2．用設(shè)計完成的新指令集編寫實現(xiàn)無符號二進制乘法功能的匯編語言程序1)設(shè)計原理：兩個8位無符號數(shù)相乘，所乘結(jié)果是16位，采用原碼一位乘，在計算時，用乘數(shù)寄存器的最低位來控制部分積是否與被乘數(shù)相加，然后右移部分積和乘數(shù)，同時乘數(shù)寄存器接收部分積右移出來的一位，完成運算后，部分積寄存器保存乘積的高位部分，乘數(shù)寄存器中保存乘積的低位部分。實實現(xiàn)算法功能描述計算時用來存放部分積和最后的積①初始化時，用來存放被乘數(shù)；②在程序執(zhí)行的過程中，用來存放向左移位后的被乘數(shù)。①初始化時，用來存放乘數(shù)；②在程序執(zhí)行的過程中，用來存放向右移位后的乘數(shù)。R移一位)等命令時所必須使用的寄存器。等雙操作數(shù)命令時所必須使用的寄存器。用來實現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)左移一位的運算，并能夠控制該運算后的結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。用來實現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)右移一位的運算，并能夠控制該運算后的結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。①控制程序按順序正常執(zhí)行；②當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時，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執(zhí)行。存儲相應(yīng)指令的微指令?？梢詫⑦\算結(jié)果輸出到輸出寄存器OUT(本實驗未用)。當(dāng)存儲于累加器A的值將要受到破壞時，將其數(shù)據(jù)保存在硬件名稱微程序計數(shù)器.開始輸入部分積、乘數(shù)和被乘數(shù)Y部分積與被乘數(shù)相加N部分積不變YY部分積右移N部分積右移乘數(shù)右移將部分積右移八次加上乘數(shù)寄存器里的數(shù)，得到乘積結(jié)果結(jié)果輸出NY結(jié)束MOVR0,#00H;部分積MOVR1,#02H;乘數(shù).MOVR2,#03HMOVR3,#08HLOOP:MOVA,R1ANDA,#01HNEXT;是，繼續(xù)執(zhí)行MOVA,R0ADDA,R2MOVR0,A;結(jié)果賦給R0ANDA,#01HNEXT1MOVA,R0RAMOVR0,AMOVA,R1RAA,#80H;結(jié)果和80H或MOVR1,A;結(jié)果給R1NEXT2NEXT1:MOVA,R0RRA;R0右移MOVR0,AMOVA,R1RRA;R1右移MOVR1,AJMPNEXT2MOVA,R0ANDA,#01HNEXT1MOVA,R0RAMOVR0,AMOVA,R1RAA,#80HMOVR1,A;結(jié)果給R1NEXT2NEXT2:MOVA,R3SUBA,#01H;R3－01HJZNEXT3;若移位結(jié)束跳至NEXT3MOVR3,AJMPLOOPNEXT3:JMPNEXT33．上述程序的運行情況(1)[X]=32H[Y]=95HXYDARDRA(2)[X]=01H[Y]=02H(3)[X]=02H[Y]=05HRRA測試結(jié)果都正確，寄存器R0與寄存器R1中所表示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換化為十進制的結(jié)果都符，說明程序驗證正確。五、本次課程設(shè)計的總結(jié)體會經(jīng)過了將近一周的時間，我終于在查閱書籍，資料之后完成了計算機組成原理的課程設(shè)計容。在設(shè)計的過程中，鞏固了所學(xué)的計算機組成原理中有關(guān)指令系統(tǒng)、總線系統(tǒng)等等方面的知識，同時，也增長了新的知識。在課設(shè)的后期，我?guī)缀跏且贿厪?fù)習(xí)計組的指令系統(tǒng)方面的容，一邊進行課設(shè)，在整個過程中，我覺得思維明敏度、動手能力得到提高，并且在枯燥的復(fù)習(xí)中找到了將理論轉(zhuǎn)為實踐的動力。在整個設(shè)計過程中，首先拿到題時我當(dāng)時還在想是否能做完，可是在查閱一些資料后，我開始嘗試去做的時候，我發(fā)現(xiàn)其實題目并不難。同樣在整個設(shè)計