2024年復(fù)雜模型機實驗報告

硬件課程設(shè)計試驗匯報---基于微程序的復(fù)雜模型機設(shè)計班級：姓名：硬件課程設(shè)計試驗匯報一．試驗題目：設(shè)計一臺有微程序控制的8位模型機，指令系統(tǒng)規(guī)定到達10條指令以上。二．試驗?zāi)康模?1)在掌握部件單元電路試驗的基礎(chǔ)上，深入將其構(gòu)成系統(tǒng)，構(gòu)造一臺復(fù)雜模型計算機，建立一臺基本完整的整機。(2)為其定義至少拾條機器指令，并編寫對應(yīng)的微程序，通過聯(lián)機調(diào)試，觀測計算機執(zhí)行指令：從取指令、指令譯碼、執(zhí)行指令等過程中數(shù)據(jù)通路內(nèi)數(shù)據(jù)的流動狀況，深入掌握整機概念。三．試驗設(shè)備：TDN-CM+教學(xué)試驗系統(tǒng)一套、PC微機一臺四．試驗原理與指令設(shè)計：(1)設(shè)計原理：①數(shù)據(jù)格式模型機規(guī)定數(shù)據(jù)采用定點整數(shù)補碼表達，字長為8位，其格式如下：7654321符號尾數(shù)其中，第7位為符號位，數(shù)值表達范圍是－27≤X≤27－1②機器指令格式單字節(jié)指令尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如下：76543210OP－CODERSRD雙字節(jié)指令采用直接尋址，其格式如下7654321076543210OP－CODERSRDADDR其中，OP－CODE為操作碼，RS為源寄存器，RD為目的寄存器，并規(guī)定：RS或RD選定的寄存器000110R0R1R2③微指令格式：24232221201918-1615-1312-109-76-1S3S2S1S0MCnWE,A9,A8A字段B字段C字段UA5-UA0其中，A、B、C三個字段的編碼方案如下表：A字段B字段C字段151413選擇121110選擇987選擇000NOP000NOP000NOP001LDRi001RS-B001P<1>010LDDR1010BD-B010P<2>011LDDR2011RI-B011P<3>100LDIR100299-B100P<4>101LOAD101ALU-B101AR110LDAR110PC-B110LDPCWE,A9,A8三個字段編碼方案如下：WEA9A8功能000INPUT001RAM讀101RAM寫110LED，寫011無010讀接口運算器邏輯功能表：（2）指令設(shè)計：模型機可設(shè)計4大類指令共16條，其中包括算術(shù)邏輯指令、訪存指令、控制轉(zhuǎn)移指令、I/O指令、停機指令。我們設(shè)計的拾條指令及其操作碼與指令格式如下所示：助記符指令格式功能INRd0000xxRdinput->RdADDRd,X0001xxRd,XRd+X->RdSTORRs,X0010Rsxx,XRs->[X]LOADRd,X0011xxRd,X[X]->RdOUTRs0100RsxxRs->outputJMPX0101xxxx,XX->pcADDRs,Rd0110RsRdRs+Rd->RdMOVRs,Rd0111RsRdRs->RdSUBRs,Rd1000RsRdRs-Rd->RdJZX1001xxxx,X若ZF=1，X->PC若ZF=0，PC+1->PC機器指令的微操作流程圖如下：01運行微程序01PC->ARPC->ARPC+1->PC0202RAM->BUSRAM->BUSBUS->IRP(1)P(1)SUBMOVADD2ADD1JMPOUTLOADSTORSUBMOVADD2ADD1JMPOUTLOADSTORIN RS->DR1RS->RDRS->DR1PC->ARPC+1->PCSW->RDRS->LED-BPC->ARPC+1->PCRS->DR1RS->RDRS->DR1PC->ARPC+1->PCSW->RDRS->LED-BPC->ARPC+1->PCPC->ARPC+1->PCPC->ARPC+1->PC010101010101RD->DR2RD->DR2RAM->BUSBUS->PCRAM->BUSBUS->ARRD->DR2RD->DR2RAM->BUSBUS->PCRAM->BUSBUS->ARRAM->BUSBUS->ARRAM->BUSBUS->DR120H30HNY01RAM->BUSBUS->RD01RAM->BUSBUS->RDP(3)測試後續(xù)地址20HPC->ARPC+1->PCJZ[DR1]-[DR2]->RD0101[DR1]+[DR2]->RD0101RAM->BUSBUS->RD01RS->BUSBUS->RAM01[DR1]+[DR2]->RDRD->DR220H30HNY01RAM->BUSBUS->RD01RAM->BUSBUS->RDP(3)測試後續(xù)地址20HPC->ARPC+1->PCJZ[DR1]-[DR2]->RD0101[DR1]+[DR2]->RD0101RAM->BUSBUS->RD01RS->BUSBUS->RAM01[DR1]+[DR2]->RDRD->DR2代碼編制：助記符機器指令JMPNEXT5002NEXT:INR000MOVR0,R171INR000STORR0,[50]2050ADDR1,R064ADDR1,51105OUTR040LOADR0,[50]3050SUBR1,R084OUTR040JZNEXT9002代碼文獻名為test.txt，其內(nèi)容如下：$P0050$P0102$P0200$P0371$P0400$P0520$P0650$P0764$P0840$P0930$P0A50$P0B84$P0C40$P0D90$P0E02$M00018001$M0101ED82$M0200C050$M0300E004$M04028201$M0500A006$M0601B407$M07959A01$M0800E009$M09009001$M0A00D181$M0B01B40C$M0C959A01$M0D01B40E$M0E619B41$M0F000000$M10001001$M1101ED85$M1201ED83$M1301ED88$M14030201$M1501ED8A$M1601A20B$M17019201$M1801A20D$M190180E0$M8000$M3001ED8A試驗環(huán)節(jié)1.如上圖，聯(lián)接器件2.打開唐都CMP3.測試連線狀況，并修正4.連線通過後裝載test.txt文獻5.打開通路圖，開始單步運行觀測試驗成果。六．心得體會：王澤瑋：通過這次試驗，我自已的收獲有如下兩點，1.要有耐心：由于線路連接較為復(fù)雜，極為考驗人的耐心與細(xì)心，我們的第一次連接并沒有成功，在檢查不出錯誤的基礎(chǔ)上，我們拔掉線路又認(rèn)認(rèn)真真的連接了第二次，最終才得以對的連