带移位运算模型机的设计与实现

计算机组成原理课程设计报告题目：带移位运算的模型机的设计与实现专业班级：计算机0901班学号：1204211072姓名：李密指导老师：朱勇时间：2014年6月21日目录第一章绪论------------------------------------------------------------------------------------11.1课程设计的目的-----------------------------------------------------------------------------------------11.2课程设计内容--------------------------------------------------------------------------------------------1第二章课程设计理论依据------------------------------------------------------------------22.1带移位运算模型机的设计原理-----------------------------------------------------------------------22.2概述---------------------------------------------------------------------------------------------------------3第三章课程设计方案------------------------------------------------------------153.1确定课程设计总要求----------------------------------------------------------------------------------153.2课程设计所需指令或程序设计----------------------------------------------------------------------163.3设计执行流程图--------------------------------------------------------------------------------------183.4设计实现方法--------------------------------------------------------------24第四章课程设计调试与测试---------------------------------------------------------------314.1调试程序步骤--------------------------------------------------------------------------------------------324.2程序验证分析--------------------------------------------------------------------------------------------32第五章结论---------------------------------------------------------------------------------33参考文献----------------------------------------------------------------------------------------34第一章绪论1.1课程设计的目的1、熟悉用微程序控制器控制模型机的数据通路。2、学习设计与调试计算机的基本步骤及方法。1.2课程设计内容1．熟悉系统数据通路，包括原理框图与实验箱布置2．根据数据通路实现实验连线3．熟悉仿真软件的使用4．熟悉仿真软件支持的程序与微程序格式5．将ADD指令做适当的修改操作并调试通过6．对原理图进行相应的修改，实现带移位的运算的模型机。第二章课程设计理论依据2.1带移位运算模型机的设计原理：移位运算实验原理如图所示，使用了一片74LS299作为移位发生器，其八输入／输出端以排针方式和总线单元连接。299-B信号控制其使能端，T4时序为其时钟脉冲，实验时将“W/RUNIT”中的T4接至“STATEUNIT”中的KK2单脉冲发生器，由S0S1M控制信号控制其功能状态，其列表如下：2.2概述本实验为基本模型机的基础上搭接移位控制电路，实现移位控制运算，原理图如上图所示。实现移位控制运算。故实验中新增4条移位运算指令：RL（左环移）；RLC（带进位左环移）；RR（右环移）；RRC（带进位右环移），其指令格式为操作码RR01010000RRC01100000RL01110000RLC10000000以上4条指令都为单字长指令（8位）。RR为将R0寄存器中的内容循环右移一位。RRC为将R0寄存器中的内容带进位右移一位，它将R0寄存器中数据右边第一位移入进位，同时将进位寄存器的数移至R0寄存器的最左位。RL为将R0寄存器中的数据循环左移一位。RLC为将R0寄存器中的数据带进位循环左移一位。同样，本实验为了向RAM中装入程序和数据，设置了三个控制台操作微程序，如下表所示。SWBSWA控制台指令00读内存（KRD）01写内存（KWE）11启动程序（RP）第三章课程设计方案3.1课程设计总要求（1）掌握计算机部件的开发和设计流程。（2）分析所设计系统中各功能模块的工作原理；（3）选用合适的器件（芯片）；（4）提出系统的设计方案；（5）对所设计电路进行调试，按要求编写课程设计报告书，能正确编写分析、设计、测试等技术文档。3.2课程设计的指令或程序设计1.带移位运算的模型机的设计与实现指令(1)IN输入“INPUTDEVICE”－R0，(2)ADD[03H]R0+[03H]－R0，(3)RLC带进位左移(4)IN“INPUTDEVICE”－R0，(5)RRC带进位右移(6)RL左环移(7)STA[0EH]R0－[0EH](8)OUT[0EH][0EH]－BUS(9)JMP[00H]00H－PC机器指令程序微指令程序$P0000$P0110$P0216$P0380$P0400$P0560$P0670$P0720$P080E$P0930$P0A0E$P0B40$P0C00$P1610$M10011000$M1183ED01$M00088101$M0182ED012.机器程序指令地址内容助记符说明0000000000000000IN；输入开关量→R0$M0250C000$M0304E000$M0405B000$M0506A201$M06019A95$M070FE000$M088AED01$M098CED01$M0A0EA000$M0B018001$M0C0D2000$M0D098A06$M0E080A07$M0F018202$M1287ED01$M1399ED01$M149CED01$M151D8231$M161F8231$M17218231$M18238231$M191AE000$M1A1BA000$M1B010A07$M1C81D100$M1D1E8821$M1E019801$M1F208829$M20019801$M21228811$M22019801$M23248819$M240198010000000100010000ADD［0DH］；R0［0DH］→R000000010000011010000001110000000RLC0000010000000000IN；输入开关量→R00000010101100000RRC0000011001110000RL0000011100100000STA［0EH］0000100000001110；R0→[0EH]0000100100110000OUT［0EH］0000101000001110；[0EH]→BUS0000101101000000JMP00H；00H→PC00001100000000000000110101000000;自定义数据00001110;结果存放单元3.3设计执行流程图3.4设计实现方法在实验七的基础上，将ALUO2连BUS4，a～k与实验七相同，详细如下：a、跳线器J1～J12全部拨在右边（自动工作方式）；b、跳线器J16、J18、J23、J24全部拨在左边；c、跳线器J13～J15、J19、J25全部拨在右边；d、跳线器J20～J22、J26、J27连上短路片；e、UJ1连UJ2，JSE1连JSE2，SJ1连SJ2；f、MBUS连BUS2；g、REGBUS连BUS5；h、PCBUS连EXJ2；i、ALUBUS连EXJ3；j、ALUO1连BUS1；k、EXJ1连BUS3；l、ALUO2连BUS4。带移位运算的模型机的设计与实现接线图微代码表将微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。微地址S3S2S1S0MCNWEA9A8ABCUA5…UA000000000011000000100010000010000000111101101100000100200000000110000000100100003000000001110000000000100040000000010110000000001010500000001101000100000011006011000011001101000000001070000000011100000000011011000000000000100000000000111000000011110110110000011120000000111101101100001111300000001111011011000111014000000011110110110010110150000001010000010000000011600000000111000000000111117000000001010000000010101200000000111101101100100102100000001111011011001010022000000001010000000010111230000000110000000000000012400000000001000000001100025000001110000101000000001260000000011010001100000012700000111000010100001000030000001101000101000010001第四章带移位运算模型机的调试与分析4.1调试程序步骤（1）初始状态（2）从实验电路中装入第一个加数00000011到R0中。(3)将RAM中另外一个加数40H送入DR2中。（4）将RO中加数03H送入DR1中。（5）通过ALU运算器进行两个寄存器的数据相加得43H，然后将结果送入R0中。（5）进行带进位左移操作，得结果为43H,并将结果送入R0中。(6)将结果40H左移，得86H,并且将结果送入到R0中。(7)将结果02H通过ALU输出。4.2程序验证分析理论分析:(1)从实验电路中装入第一个加数10H(0001000)，并且从内存中读取另一个加数10H(00010000)，10H+10H=20H(00100000)。（2）将结果20H(00100000)进行RRC带进位的左移操作，OF=0，得结果为40H(010000000)。（3）将结果40H(00100000)进行RL左移，得结果为80H(10000000)。实验分析：从所截得的图可得，理论值与实验值相符合。第五章结论通过这次课程设计，我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程