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1、计算机组成原理课程设计报告班级：计算机XX班姓名：XX学号：XXX完成时间：2017.1.6一、课程设计目的1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；2．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念；3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。二、课程设计的任务针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在CO
2、P2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。三、课程设计使用的设备（环境）1．硬件lCOP2000实验仪lPC机2．软件lCOP2000仿真软件四、课程设计的具体内容（步骤）1．详细了解并掌握COP2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：COP2000模型机的指令为8位，根据操作的内容，可以有0到2个操作数。每个操作数支持5种寻址方式，包括累加器A寻址，寄存器R0~R3寻址，寄存器R0~R3间接寻址，内存
3、直接寻址以及立即数寻址。COP2000模型机指令的最低两位(IR0和IR1)用来寻址R0~R3四个寄存器；IR2和IR3与ELP微控制信号，Cy和Z两个程序状态信号配合，控制PC的置数即程序的转移。各种转移的条件判断逻辑如下所示：PC置数逻辑当ELP=1时，不允许PC被预置当ELP=0时当IR3=1时，无论Cy和Z什么状态，PC被预置当IR3=0时若IR2=0，则当Cy=1时PC被预置若IR2=1，则当Z=1时PC被预置本模型机时序控制采用不定长机器周期的同步控制方式，一条指令最多分四个节拍。系统提供的默
4、认指令系统包括以下7类指令：算术运算指令：逻辑运算指令：数据传输指令：跳转指令：ADDA,R?ADDA,@R?ADDA,MMADDA,#IIADDCA,R?ADDCA,@R?ADDCA,MMADDCA,#IISUBA,R?SUBA,@R?SUBA,MMSUBA,#IISUBCA,R?SUBCA,@R?SUBCA,MMSUBCA,#IIANDA,R?ANDA,@R?ANDA,MMANDA,#IIORA,R?ORA,@R?ORA,MMORA,#IICPLAMOVA,R?MOVA,@R?MOVA,MMMOVA,
5、#IIMOVR?,AMOV@R?,AMOVMM,AMOVR?,#IIJCMMJZMMJMPMMCALLMMRET移位指令：中断返回指令：输入/输出指令：RRARLARRCARLCARETIREADMMWRITEMMINOUT该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）：COP2000模型机的微指令字长为24位，全部为操作控制部分，不含顺序控制字段。微指令编码采用混合表示法，微地址形成采用计数器方式。微指令格式为水平型微指令。下面分别从为操作控制和顺序控制两方面进行说明：a.微操作控制24位微操作控
6、制信号含义如下表：表1：COP2000模型机24位微控制信号功能控制信号含义XRD：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。EMWR：程序存储器EM写信号。EMRD：程序存储器EM读信号。PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR和EMRD决定是将DBUS数据写到EM中，还是从EM读出数据送到DBUS。IREN：将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPC。EINT：中断返回时清除中断响
7、应和中断请求标志，便于下次中断。ELP：PC打入允许，与指令寄存器的IR3、IR2位结合，控制程序跳转。MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MAR。MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里。STEN：将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。RRD：读寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。CN：决定运算器是否带进位移位，C
8、N=1带进位，CN=0不带进位。FEN：将标志位存入ALU内部的标志寄存器。X2X1X0:X2、X1、X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的寄存器。WEN：将数据总线DBUS的值打入工作寄存器W中。AEN：将数据总线DBUS的值打入累加器A中。S2S1S0S2、S1、S0三位组合决定ALU做何种运算。X2X1X0被选中寄存器S2S1S0运算000IN000A+W001IA001A-W010ST010AORW011PC01
