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计算机组成原理课程设计报告指导教师：班级：姓名：学号：一、目的和要求1.实验目的：深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，进一步理解和掌握动态微程序设计的概念；完成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。2、实验要求：要进行这项大型实验，必须清楚地懂得：（1）TEC-2机的功能部件及其连接关系；（2）TEC-2机每个功能部件的功能与具体组成；（3）TEC-2机支持的指令格式；（4）TEC-2机的微指令格式，AM2910芯片的用法；（5）已实现的典型指令的执行实例，即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接；（6）要实现的新指令的格式与功能。二、实验环境PC机模拟TEC-2机三、具体内容一、实验内容：选定指令格式、操作码，设计如下指令：（1）把用绝对地址表示的内存单元ADDR1中的内容与内存单元ADDR2中的内容相减，结果存于内存单元ADDR3中。指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H）功能：[ADDR3]=[ADDR1]-[ADDR2]（2）将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。指令格式：E0DRSR，ADDR（SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存入口130H）功能：DR=SR+[ADDR]（3）转移指令。判断两个通用寄存器内容是否相等，若相等则转移到指定绝对地址，否则顺序执行。指令格式：E5DRSR，ADDR双字指令（控存入口140H）功能：ifDR==SRgotoADDRelse顺序执行。设计：利用指令的CND字段，即IR10~8，令IR10~8=101，即CC=Z则当DR==SR时Z=1，微程序不跳转，接着执行MEMPC（即ADDRPC）而当DR!=SR时Z=0，微程序跳转至A4。二、实验要求：（1）根据内容自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序）（2）设计测试程序、实验数据并上机调试。（3）设计报告内容：包括1、设计目的2、设计内容3、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序）4、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。（具体要求安最新规范为准）（4）课程设计实验报告必须打印成册，各班班长收齐大型实验报告于18周星期六下午（15：00）前，交张芳老师办公室。四、实验程序与分析：（一）.把用绝对地址表示的内存单元ADDR1中的内容与内存单元ADDR2中的内容相减，结果存于内存单元ADDR3中。指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H）功能：[ADDR3]=[ADDR1]-[ADDR2]指令格式：微程序：PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402;程序计数器加1，开辟1个内存单元MEM→AR：00000E0010F00002；将指令地址送AR（ADDR1）MEM→Q：00000E0000F00000；将内存单元中的数据送入Q寄存器PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402;PC加1，开辟第二个内存单元MEM→AR：00000E0010F00002；将指令地址送AR（ADDR2）Q-MEM→Q：00000E0101E00000；完成减法（Q内容-ADDR2内容→Q寄存器）PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402;PC加1，开辟第三个内存单元MEM→AR：00000E0010F00002；将指令地址送AR（ADDR3）Q→MEM，CC#=0：0029030010200010；将结果送入ADDR3，低电平有效指令分析：①PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402程序计数器加1，开辟1个内存单元000E00A0B5540200000000000011100000000010100000101101010101010000000010B55-B44B43-B40B39-B37B34-B32B30-B28B26-B24B22-B20B19-B16B15-B12B11B9B6-B4B2-B0B36B35B31B27B23B10B8B7B3（B2-B0）DC2：2/GAR地址寄存器接收，故DC2为010（B6-B4）DC1：未向IB总线发送控制，故DC1为000（B7）SA=0，作Am2901（B3）SB=0，作Am2901（B9B8）SSH：未移位（B11B10）SCI：自加1（B15-B12）B口：使用了寄存器R5，即程序计数器PC，即0101（B19-B16）A口：使用了寄存器R5，即程序计数器PC，即0101（B22-B20）MI2-0：此时ALU的R端输入为0，S端输入为B（B26-B24）MI5-3：运算功能选择为“R+S”，即执行+1功能（B30-B28）BI8-6：有返回值，且返回值返回至B，而Y的输出选择为A（B31B27B23）MI0#，REQ，WE#：三位用于控制内外数据总线的读和写，此处不操作，故取10X（B34-B32）SST：状态位不需进行判断，即为000（B35）备用位为0（B36）SCCC#始终低电平有效，即SC=000,CC=0（B39-B37）SCCD4XXADDR1ADDR2ADDR3（B43-B40）CI3-CI0：Am2901命令第14#命令，即为顺序执行（B55-B44）下地址：由于顺序执行，并未使用下地址，故下地址为0②MEM→AR：00000E0010F00002将指令地址送AR（ADDR1）000E0010F0000200000000000011100000000000010000111100000000000000000010B55-B44B43-B40B39-B37B34-B32B30-B28B26-B24B22-B20B19-B16B15-B12B11B9B6-B4B2-B0B36B35B31B27B23B10B8B7B3（B2-B0）DC2：地址寄存器接收，故DC2为010（B6-B4）DC1：未向IB总线发送控制，故DC1为000（B7）SA=0，作Am2901，即0000（B3）SB=0，作Am2901，即0000（B9B8）SSH：未移位，即00（B11B10）SCI：未进位.，即00（B15-B12）B口：未使用寄存器，故为0000（B19-B16）A口：未使用寄存器，故为0000（B22-B20）MI2-0：此时ALU的R端输入为D（外部数据），S端输入为0（B26-B24）MI5-3：运算功能选择为“R+S”，即执行D+0（B30-B28）BI8-6：没有返回值，Y的输出选择为F（B31B27B23）MI0#，REQ，WE#：三位用于控制内外数据总线的读和写，此处为存储器读，故取001（B34-B32）SST：状态位不需进行控制，故为000（B35）备用位为0（B36）SCCC#始终低电平有效，即SC=000,CC=0（B39-B37）SCC（B43-B40）CI3-CI0：Am2901命令第14#命令，即为顺序执行（B55-B44）下地址：由于顺序执行，并未使用下地址，故下地址为0③[MEM]→Q：00000E0000F00000将内存单元中的数据送入Q寄存器000E0000F0000000000000000011100000000000000000111100000000000000000000B55-B44B43-B40B39-B37B34-B32B30-B28B26-B24B22-B20B19-B16B15-B12B11B9B6-B4B2-B0B36B35B31B27B23B10B8B7B3（B2-B0）DC2：寄存器未接收，故DC2为000（B6-B4）DC1：未向IB总线发送控制，故DC1为000（B7）SA=0，作Am2901，即0000（B3）SB=0，作Am2901，即0000（B9B8）SSH：未移位，为00（B11B10）SCI：未进位，为00（B15-B12）B口：未使用寄存器，故为0000（B19-B16）A口：未使用寄存器，故为0000（B22-B20）MI2-0：此时ALU的R端输入为D（外部数据），S端输入为0（B26-B24）MI5-3：运算功能选择为“R+S”，即执行D+0（B30-B28）BI8-6：有返回值，且返回值返回至Q，而Y的输出选择为F，故此处为000（B31B27B23）MI0#，REQ，WE#：存储器读即取001（B34-B32）SST：状态位不需进行控制，故为000（B35）备用位为0（B36）SCCC#始终低电平有效，即为0000（B39-B37）SCC（B43-B40）CI3-CI0：Am2901命令第14#命令，即为顺序执行，（B55-B44）下地址：由于顺序执行，并未使用下地址，故下地址为0④PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402PC加1，开辟第二个内存单元000E00A0B5540200000000000011100000000010100000101101010101010000000010B55-B44B43-B40B39-B37B34-B32B30-B28B26-B24B22-B20B19-B16B15-B12B11B9B6-B4B2-B0B36B35B31B27B23B10B8B7B3⑤MEM→AR：00000E0010F00002将指令地址送AR（ADDR2）000E0010F0000200000000000011100000000000010000111100000000000000000010B55-B44B43-B40B39-B37B34-B32B30-B28B26-B24B22-B20B19-B16B15-B12B11B9B6-B4B2-B0B36B35B31B27B23B10B8B7B3这两条指令同①②。⑥[MEM]-Q→Q：00000E0101E00000完成减法（ADD2内容-Q内容→Q寄存器）000E0101E0000000000000000011100000000100000001111000000000000000000000B55-B44B43-B40B39-B37B34-B32B30-B28B26-B24B22-B20B19-B16B15-B12B11B9B6-B4B2-B0B36B35B31B27B23B10B8B7B3（B2-B0）DC2：寄存器未接收，故DC2为000（B6-B4）DC1：未向IB总线发送控制，故DC1为000（B7）SA：为0，作Am2901（B3）SB：为0，作Am2901（B9B8）SSH：未移位，即00（B11B10）SCI：未进位，即00（B15-B12）B口：未使用寄存器，故为0000（B19-B16）A口：未使用寄存器，故为0000（B22-B20）MI2-0：此时ALU的R端输入为D（外部数据），S端输入为Q（B26-B24）MI5-3：运算功能选择为“S-R”，即执行D-Q（B30-B28）BI8-6：有返回值，且返回值返回至Q，而Y的输出选择为F，故此处为000（B31B27B23）MI0#，REQ，WE#：存储器读即取001（B34-B32）SST：由运算带来的状态保存，故为001（B35）备用位为0（B36）SCCC#始终低电平有效，即为0000（B39-B37）SCC（B43-B40）CI3-CI0：Am2901命令第14#命令，即为顺序执行（B55-B44）下地址：由于顺序执行，并未使用下地址，故下地址为0⑦PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402PC加1，开辟第三个内存单元000E00A0B5540200000000000011100000000010100000101101010101010000000010B55-B44B43-B40B39-B37B34-B32B30-B28B26-B24B22-B20B19-B16B15-B12B11B9B6-B4B2-B0B36B35B31B27B23B10B8B7B3⑧M