微机原理报告.doc

《微机原理报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1概述1.1CPU基本结构——五级流水线，专用通路结构数据通路；——硬连线控制器；——哈佛体系结构，具有独立的指令内存和数据内存。1.2CPU基本功能——Z0指令集中的全部功能，包括全部数据处理指令及带立即数的数据处理指令、比较操作指令、数据传送指令以及控制流指令；——通过前传和插泡解决了数据相关和控制相关。1.3其他——用C语言编写了汇编器，可以根据汇编指令直接生成内存初始化文件（.mif）。2设计说明2.1指令集及汇编器设计2.1.1指令集设计指令集设计如下表，可见实现了Z0指令集的全部指令外加CMP指令。操作类型助记符指令编码功能说明ALUOP算数运算ADD000100

2、加法0000　SUB000101减法0001逻辑运算AND001000与1000　OR001001或1001　XOR001010异或1010　NOT001011非1011移位运算SHL001100逻辑左移1100　SHR001101逻辑右移1101　ASR001110算数右移1110　ROR001111循环右移1111带立即数算术运算ADDI010000立即数加法0000　SUBI010001立即数减法0001带立即数逻辑运算ANDI011000立即数与1000　ORI011001立即数或1001　XORI011010立即数异或1010　NOTI011011立即数求非1011

3、带立即数移位运算SHLI011100立即数逻辑左移1100　SHRI011101立即数逻辑右移1101　ASRI011110立即数算术右移1110　RORI011111立即数循环右移1111数据传输指令LDR110000存储器读出0000STR110001存储器存储0000LDH110010高位立即数存储0000LDL110011低位立即数存储0000ISTR110100立即数存储0000控制流JMP100000　0000　JEQ100001等于0跳转0000　JNE100010不等于0跳转0000　JAE100011无符号大于转移0000　JB100100无符号小于转移00

4、00　JGE100101有符号大于转移0000　JL100110有符号小于转移0000　CALL101000子过程调用0000　INT101001INT中断0000　RET101010返回0000比较操作CMP101011比较0001空操作NOP000000空操作0000表21指令集设计1.1.1汇编器设计我们都知道，要对所设计的CPU进行较为完整的测试至少需要几十条不同类型的指令，而手工写机器指令即复杂又极容易出错。而且，对于一个实用的CPU，如果要让使用者每次都用机器码输入指令的话，其实用性也会大打折扣。因此，我们在所设计的指令集的基础上，用VS2008编写了一个汇编器

5、assembler.exe,可以将文本格式的汇编指令自动翻译成相应的二进制机器指令，并且可以支持对指令行加注释、自动检测有无语法错误，并提示在哪一行有语法错误等功能，和实际的汇编器的效果非常接近，感觉还是蛮有成就感的，呵呵。汇编器编写思路如下：①读取输入的包含汇编指令的文本文件名，打开相应的文本文件，并生成一个同名的mif文件；②读取一行汇编指令，检测该行有无注释，如果有的话，将注释内容包括“；”去掉；①读取该行的指令类型助记符，确定是何种指令，并将其转换成相应的二进制指令操作码（6位），并左移26位，写进该行对应的二进制机器指令中；②读取该行的操作数，并区分是寄存器操作数还

6、是立即数。如果是寄存器操作数，获取其编号，并左移相应位数，与该行对应的二进制机器指令做或运算。如果是立即数，则直接与该行对应的二进制机器指令做或运算。③将得到的二进制机器指令写进mif文件中；④判断储存汇编指令的文本文件是否结束。若结束，则给出汇编结束提示；若未结束，则回到②继续执行。程序验证如下，存储汇编指令的文本文件code.txt内容为：SUBR1,R3,R9;减法ADDR1,R2,R4;加法ANDR1,R2,R3;与ORR1,R5,R7;或NOTR1,R2;非XORR1,R2,R3;异或SHLR1,R2,R3;逻辑左移SHRR1,R2,R3;逻辑右移ASRR1,R2,

7、R3;算术右移RORR1,R2,R3;循环右移表22汇编指令文本文件code.txt程序运行如下：图21程序运行结果生成的mif文件用记事本打开内容如下：WIDTH=32;DEPTH=256;ADDRESS_RADIX=UNS;DATA_RADIX=UNS;CONTENTBEGIN0:337856512;1:270671872;2:539105280;3:606418944;4:740425728;5:673323008;6:807540736;7:874649600;8:941758464;9:1