跳轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)

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1、武漢理工大學(xué)《計算機組成原理》課程設(shè)計說明書課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：工作單位：題目:基本模型機的設(shè)計——跳轉(zhuǎn)指令的實現(xiàn)初始條件：理論：學(xué)完“電工電子學(xué)”、“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計”、和“計算機組成原理”課程，掌握計算機組成原理實驗平臺的使用。實踐：計算機學(xué)院科學(xué)系實驗中心提供計算機、實驗的軟件、硬件平臺，在實驗中心硬件平臺驗證設(shè)計結(jié)果。要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、基本模型機系統(tǒng)分析與設(shè)計，利用所學(xué)的計算機組成原理課程中的知識和提供的實驗平臺完成設(shè)計任務(wù)，從而建立清晰完整的整機概念。2、根據(jù)課程設(shè)計題目的要

2、求，編制實驗所需的程序，上機測試并分析所設(shè)計的程序。3、課程設(shè)計的書寫報告應(yīng)包括：（1）課程設(shè)計的題目。（2）設(shè)計的目的及設(shè)計原理。（3）根據(jù)設(shè)計要求給出模型機的邏輯框圖。（4）設(shè)計指令系統(tǒng)，并分析指令格式。（5）設(shè)計微程序及其實現(xiàn)的方法（包括微指令格式的設(shè)計，后續(xù)微地址的產(chǎn)生方法以及微程序入口地址的形成）。（6）模型機當(dāng)中時序的設(shè)計安排。（7）設(shè)計指令執(zhí)行流程。（8）給出編制的源程序,寫出程序的指令代碼及微程序。（9）說明在使用軟件HKCPT的聯(lián)機方式與脫機方式的實現(xiàn)過程（包括編制程序中跳轉(zhuǎn)指令的時序分析，累加器A和有關(guān)寄存器、存儲器的數(shù)據(jù)變化以及數(shù)據(jù)流程）。（10）課程設(shè)計總結(jié)（設(shè)計

3、的特點、不足、收獲與體會）。時間安排：設(shè)計時間為第18周周一：熟悉相關(guān)資料。周二：系統(tǒng)分析,設(shè)計程序。周三、四：編程并上實驗平臺調(diào)試周五：撰寫課程設(shè)計報告。指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日29武漢理工大學(xué)《計算機組成原理》課程設(shè)計說明書基本模型機的設(shè)計——跳轉(zhuǎn)指令的實現(xiàn)1、課程設(shè)計的題目基本模型機的設(shè)計——跳轉(zhuǎn)指令的實現(xiàn)2設(shè)計的目的及設(shè)計的原理2.1設(shè)計的目的1、掌握了各個單元模塊的工作原理,進一步將其組成整的系統(tǒng)，構(gòu)造成1臺基本的模型計算機。2、根據(jù)實驗要求，規(guī)劃讀寫內(nèi)存、寄存器、數(shù)值計算等功能，并且編寫相應(yīng)的微程序。用軟件HKCPT的微單步功能觀察指令運行狀態(tài)，掌

4、握微程序控制原理。3、利用所學(xué)的計算機組成原理課程中的知識和提供的實驗平臺完成設(shè)計任務(wù)，從而建立清晰完整的整機概念，具體上機調(diào)試各個模塊單元以便進一步掌握整機的概念。2.2設(shè)計的原理在各個模型實驗中，各模塊的控制信號都是由實驗者手動模擬產(chǎn)生的。而在真正的試驗系統(tǒng)中，模型機的運行是在微程序的控制下，實現(xiàn)特定指令的功能。在本實驗平臺中，模型機從內(nèi)存中取出、解釋、執(zhí)行機器指令都由微指令和與之相配合的時序來完成，既1條機器指令對應(yīng)1個微程序。3模型機的總體設(shè)計3.1基本模型機系統(tǒng)分析與設(shè)計1、簡單的模型計算機是由算術(shù)邏輯運算單元、微程序單元、堆棧寄存器單元、累加器、啟停、時序單元、總線和存儲器單

5、元組成。2、在模型機中，我們將要實現(xiàn)RAM的讀寫指令，寄存器的讀寫指令，跳轉(zhuǎn)指令，ALU的加、減指令。把通用寄存器作為累加器A們進行左、右移等操作指令，整體構(gòu)成一個單累加器多寄存器的系統(tǒng)。29武漢理工大學(xué)《計算機組成原理》課程設(shè)計說明書3、根據(jù)設(shè)計要求，對實驗儀硬件資源進行邏輯組合，便可設(shè)計出該模型機的整機邏輯框圖。3.2模型機的邏輯框圖4設(shè)計指令系統(tǒng)本實驗平臺內(nèi)采用的是8位數(shù)據(jù)總線和8位地址總線，在設(shè)計指令系統(tǒng)時考慮有如下幾種類型的指令和尋址方式及編碼方式：4.1指令類型4.1.1算術(shù)/邏輯運算類指令如：加法、減法、取反、邏輯運算ADDA,Ri,SUBA,Ri4.1.2移位操作類指令2

6、9武漢理工大學(xué)《計算機組成原理》課程設(shè)計說明書帶進位或不帶進位的移位指令RRCA,RLCA,RRA4.1.3數(shù)據(jù)傳送類指令CPU內(nèi)部寄存器之間數(shù)據(jù)傳遞MOVA,RiMOVRi,A4.1.4程序跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)指令分為無條件跳轉(zhuǎn)指令和有條件跳轉(zhuǎn)指令?？筛鶕?jù)寄存器內(nèi)容為零來標(biāo)志（ZD）、有無進位來標(biāo)志（CY），也可根據(jù)用戶自定義標(biāo)志。JMPaddr無條件跳轉(zhuǎn)JZaddrZD=0時跳轉(zhuǎn)JCaddrCY=0時跳轉(zhuǎn)JNaddr自定義4.1.5存儲器操作類指令存儲器讀/寫指令。把內(nèi)存某單元內(nèi)容寫入寄存器中或把寄存器中的內(nèi)容寫入存儲器。如：LDAaddr(addr)->ASTAaddr(A)->addr4

7、.2操作數(shù)尋址方式及編碼4.2.1直接地址尋址如：雙字節(jié)指令LDAaddr(addr)->ASTAaddr(A)->addr第1字節(jié)I7I6I5I4I3I2I1I0操作碼29武漢理工大學(xué)《計算機組成原理》課程設(shè)計說明書第2字節(jié)A7A6A5A4A3A2A1A0操作數(shù)地址addr4.2.2寄存器直接尋址指令字節(jié)中含有寄存器選擇碼，決定選擇哪個寄存器進行操作。如：單字節(jié)指令MOVA,Ri(Ri)->A單字節(jié)I7I6I5I4I3I2I1I0