北京石油化工学院 计算机组成原理课程设计.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑北京石油化工学院 计算机组成原理课程设计 课 程 设 计 工程名称： TEC2000十六位机微程序设计 课程名称： 计算机组成原理 班级： 计122 计122 计122 计122 姓名： 周健 刘杰午 刘新培 冯瑞 学号： 120814 120805 120806 120802 教师： 马莉 杜天苍 秦彩云 信息工程学院计算机系 16位机微程序操纵器指令系统的设计与实现 一、设计题目 16位机微程序操纵器指令系统的设计与实现 二、设计目的 通过看懂教学计算机组合规律操纵器中已经设计好并正常运行的几条根本指令（例如ADD、MVRR、OUT、MVRD、JR、RET等指令）的功能、格式和执行流程，然后自己设计微程序操纵器中的29条根本指令和19条扩展指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确，达成以下目的： 1、深入理解计算机操纵器的功能、组成学识和各类典型指令的执行过程； 2、对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立概括的总体概念； 3、学习微程序操纵器的设计过程和相关技术。

三、设计说明 操纵器设计是学习计算机总体组成和设计的重要的片面要在TEC—2000教学计算机上完成这项设计，务必领会懂得： 1、TEC—2000教学机的微程序操纵器主要由作为选件的微程序操纵器小板和教学机大板上的7片GAL20V8组成 2、TEC—2000教学机微程序操纵器上要实现的全部根本指令和扩展指令的操纵信号都是由微程序小板上的7片操纵存储器给出的 3、应了解监控程序的A命令只支持根本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行扩展指令 4、要明白TEC—2000教学机支持的指令格式及指令执行流程分组处境；理解TEC—2000教学机中已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式、执行流程和操纵信号的组成 5、明确自己要实现的指令格式、功能、执行流程设计中务必遵从的约束条件 6、为了完成扩展指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确的测验内容，概括过程包括： 1）确定指令格式和功能，要受教学机已有硬件的约束，应尽量与已实现指令的格式 和分类手段保持一致； 2）划分指令执行步骤并设计每一步的执行功能，设计节拍状态的取值，应参照已实 现指令的处理手段来完成，更加要留神的是，读取指令的节拍只能用原来已实现的，其他节拍的节拍状态也应尽可能的与原用节拍的状态保持一致和相近； 3）在指令微程序表中填写每一个操纵信号的状态值，留神要更加留心，并有意识地体会这些信号的操纵作用； 4）将设计好的微码，装入操纵存储器的相应单元； 5）写一个包含你设计的指令的程序，通过运行该程序检查执行结果的正确性，来初步判断你的设计是否正确；假设有问题，通过几种手段查出错误并改正，持续调试，直到完全正确。

四、设计内容 1、完成微程序操纵器指令系统设计，主要内容是由学生自己设计29条根本指令和19条扩展指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、运行、调试正确 2、首先看懂TEC—2000教学计算机的功能部件组成和线路规律关系，然后分析教学计算机组合规律操纵器中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如ADD、MVRR、OUT、MVRD、JRC、RET等指令）的功能、格式和执行流程 3、设计微程序操纵器指令系统中各条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确，例如ADC、STC、JRS、JRNS、LDRX、STRX、JMPR、CALR、LDRA等19条扩展指令 4、单条运行指令，查看指令的功能、格式和执行流程 5、用监控程序的A、E（扩展指令务必用E命令置入）命令编写一段小程序，查看运行结果 五、小组分工及任务调配 我们组成员为周健（组长）、刘杰午、刘新培、冯瑞，任务调配为： 1、 设计微程序操纵器中根本指令的功能、格式和执行流程并设计15条根本指令的执 行流程，画出15条根本指令的执行流程框图和微程序编码表 2、 设计14条根本指令和2条扩展指令的执行流程，画出14条根本指令和2条扩展指 令的执行流程框图和微程序编码表。

3、 确定微码各字段与操纵存储器各个芯片之间的关系，列表写出各操纵存储器芯片中 存储单元的内容，将设计好的微码装入芯片 4、 编写包含全体指令的测试程序，通过运行这些程序检查指令设计是否正确 六、进度安置 第1周 周一 上午 经过课程设计鼓动，全组同学初步了解了课设的大体内容，并作 出概括分工 下午 到图书馆查资料，深刻理解了微程序操纵的内容和意义，并且到 测验室熟谙了TEC—2000机开发环境，结果打定了一些汇编书籍 周二---周三 概括学习TEC-2000的根本指令并设计、扩展指令并设计、编写了 一些调试程序在深刻理解这些指令的前提下，将指令编入芯片，经过屡屡测试，屡屡修改，最终完成根本要求 第2周 周日--- 周四 开头编写报告，运行测试程序，不休止调试指令 七、课程设计环境 1、硬件环境： PC机一台、TEC—2000测验机一台、微程序操纵器测验板一块 2、软件环境：（1）Win2000、DOS （2）TEC—2000仿真终端程序PCEC （3）TEC—2000监控程序。

八、根本指令和扩展指令的执行流程框图 1.根本指令流程框图 0->PC、关中断PC->AR、PC+1->PC加电启动、按RESET按钮MEM->IR 040506DR+SR->DRDR-SR->DRDR and SR->DRDR or SR->DRDR xor SR->DRDR-SRDR and SRSR->DRDR+1->DRDR-1->DRSHL DRSHR DR判断是否转移PC+OFFSET->PC不转移30伪中段处理、空操作 3A有中断STR->Q、判中断PC->AR、PC+1->PC 31/MAPA组07 08 09 0A 0B0C 0D 0E 0F转移 10 11 B组 12 15 17 19PORT->ARSP-1->SP、ARSP->AR、SP+1->SPDR->ARSR->ARPC->AR、PC+1->PCPC->AR、PC+1->PCPC->AR、PC+1->PCSP->AR、SP+1->SPR0->I0I0->R0FLAG->MEMMEM->FLAGSR->MEMMEM->DRMEM->QMEM->PC 13 14 16 18 1A 1C2024 21SP-1->SP、AR 22PC->MEM、Q->PC 1B 1D 1E 1F 23 2. 扩展指令流程框图 3. TEC-2000 16位机扩展指令系统 九.根本指令和扩展指令的微程序编码表 根本指令和扩展指令的微程序编码表（十六进制） 指令名 ALL 中断隐指令 ADD SUB AND CMP XOR TEST OR MVRR DEC INC SHL SHR JR JRC JRNC JRZ JRNZ JMPA LDRR 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 41 44 45 46 47 80 81 微址 下址 CI3-0 SCC3-0 0MRW 0I2-0 SAI8-6 SBI5-3 B 00 00 01 00 02 00 03 00 04 30 05 30 06 30 09 30 08 30 0A 30 07 30 0B 30 0D 30 0C 30 0E 30 0F 30 11 30 10 30 10 30 10 30 10 30 1E 24 1B 1c E E E 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 4 4 4 0 0 4 4 1 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 3 0 0 1 1 1 1 1 1 1 4 3 3 3 3 5 0 0 0 0 3 4 3 2 1 1 B B B 9 B 9 B B 3 3 7 5 3 1 1 1 1 2 9 1 0 0 0 8 9 C 9 E C B 8 9 8 8 8 0 0 0 0 0 0 0 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 5 0 A SST SSH SCI DC2 DC1 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 5 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 7 B 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 — 8 —。