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1、计算机组成原理课程设计级第1页，此课件共21页哦(1)(1)数据格式数据格式 字长：字长：如如 8 8位位 格式：格式：如如 定点数，可以是定点整数或定点小数。定点数，可以是定点整数或定点小数。3.3.设计方法设计方法其中其中:第第7 7位为符号位，数值表示范围是：位为符号位，数值表示范围是：定点小数：定点小数：-1X-1X1 1。定点整数：定点整数：-128 X-128 X127127。7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0符号符号数数 据据第2页，此课件共21页哦指令的类型：指令的类型：按功能分可以有：按功能分可以有：算术逻辑运算算术逻辑运算数据存取（访存）数据存取（
2、访存）程序控制程序控制输入输出输入输出 按存取方式可以分：按存取方式可以分：RR RR型、型、RSRS型型 指令的格式指令的格式 指令长度：单字节、双字节指令长度：单字节、双字节 操作码格式：如固定长度操作码格式：如固定长度(4(4位位)操作数的位数：包括操作数的位数：包括 源寄存器源寄存器RsRs和目的寄存器和目的寄存器RdRd的表示的表示 数据字节的含义：地址和数据的表示数据字节的含义：地址和数据的表示(2).(2).指令系统指令系统第3页，此课件共21页哦其中：其中：OP-CODEOP-CODE为操作码为操作码RsRs为源寄存器为源寄存器RdRd为目的寄存器为目的寄存器要合理设计要合理设
3、计9 9条算术逻辑指令的名称、功能和具体编码。条算术逻辑指令的名称、功能和具体编码。OP-CODE RsRd 7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0指令编码：指令编码：如果按固定操作码如果按固定操作码4 4位长度进行设计，则模型机可设计共十六条指令位长度进行设计，则模型机可设计共十六条指令具体编码如下：具体编码如下：算术逻辑运算指令算术逻辑运算指令 可设计可设计9 9条算术逻辑运算类指令并用单字节表示，寻址方式采用寄条算术逻辑运算类指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器寻址，指令为存器寻址，指令为RRRR型，其格式如下：型，其格式如下：第4页，此课件共21页哦 访内指令及
4、转移指令访内指令及转移指令 2 2条访问指令：存数条访问指令：存数(STA)(STA)、取数、取数(LDA)(LDA)2 2条转移指令：无条件转移条转移指令：无条件转移(JMP)(JMP)结果为零或有进位转移指令结果为零或有进位转移指令(BZC)(BZC)指令格式为：指令格式为：其中：其中：D D为位移量为位移量(正负均可正负均可)，MM为寻址方式，其定义如下：为寻址方式，其定义如下：0 0M OP-CODE Rd/RsD 7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0寻址方式寻址方式有效地址有效地址说明说明0 00 00 01 11 10 01 11 1E=DE=DE=(D)E
5、=(D)E=(RE=(R2 2)+D)+DE=(PC)+DE=(PC)+D直接寻址直接寻址间接寻址间接寻址R R2 2变址寻址变址寻址相对寻址相对寻址第5页，此课件共21页哦 输入输出指令输入输出指令格式如下：格式如下：其中，其中，addr=01 addr=01 时，选中时，选中“INPUT DEVICEINPUT DEVICE”中的开关组作为入设备，中的开关组作为入设备，addr=10addr=10时，选中时，选中“OUTPUT DEVICEOUTPUT DEVICE”中的发光二极管或七段中的发光二极管或七段LEDLED数码块作为输出设备。数码块作为输出设备。这类指令只有一条，即停机指令这类
6、指令只有一条，即停机指令HALTHALT 停机指令停机指令格式如下：格式如下：OP-CODE addrRd 7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0OP-CODE 0 00 0 7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0第6页，此课件共21页哦注注1 1：供参考的指令系统之一供参考的指令系统之一序号序号汇编指令汇编指令机器代码格式机器代码格式功能说明功能说明1CLR Rd0111 00 Rd0Rd2MOV Rs,Rd1000 Rs RdRsRd3ADC Rs,Rd1001 Rs RdRs+Rd+CyRd4ABC Rs,Rd1010 Rs RdRs-Rd-C
7、yRd 5INC Rd1011 Rs RdRd+1Rd6AND Rs,Rd1100 Rs RdRsRdRd7COM Rd1101 00 Rd/RdRd8DEC Rd1110 00 RdRd-1Rd9OR Rs,Rd1111 00 RdRsRdRd10LDA M,D,Rd00 M 00 Rd,DE Rd11STA M,D,Rd00 M 01 Rd,DRd E12JMP M,D00 M 10 00 ,DEPC13BZC M,D00 M 11 00 ,D 当当Cy=1或或Z=1时，时，EPC14IN addr,Rd0100 10 Rd(Addr)Rd15OUT addr,Rd0101 00 RdRd
8、(Addr)16HALT0110 00 00停机停机第7页，此课件共21页哦注注2 2：供参考的指令系统之二供参考的指令系统之二序号序号汇编指令汇编指令机器代码格式机器代码格式功能说明功能说明1CLR Rd0111 00 Rd0Rd2MOV Rd,Rs1000 Rs RdRsRd3ADC Rd,Rs1001 Rs RdRs+Rd+CyRd4ABC Rd,Rs1010 Rs RdRs-Rd-CyRd 5INC Rd1011 Rs RdRd+1Rd6AND Rd,Rs1100 Rs RdRsRdRd7COM Rd1101 00 Rd/RdRd8RRC Rd,Rs1110 00 RdRs带进位右移一
9、位带进位右移一位Rd9RLC Rd,Rs1111 00 RdRs带进位左移一位带进位左移一位Rd10LDA M,D,Rd00 M 00 Rd,DERd11STA M,D,Rd00 M 01 Rd ,DRdE12JMP M,D00 M 10 00 ,DEPC13BZC M,D00 M 11 00 ,D当当Cy=1或或Z=1时，时，EPC14IN addr,Rd0100 10 Rd(Addr)Rd15OUT addr,Rd0101 00 RdRd(Addr)16HALT0110 00 00停机停机第8页，此课件共21页哦(3)(3)供参考的数据通路框图之一供参考的数据通路框图之一设计者必须画出详细
10、的具体原理图，包括芯片型号和具体电路设计者必须画出详细的具体原理图，包括芯片型号和具体电路注意：注意：第9页，此课件共21页哦(3)(3)供参考数据通路框图之二供参考数据通路框图之二设计者必须画出详细的具体原理图，包括芯片型号和具体电路设计者必须画出详细的具体原理图，包括芯片型号和具体电路注意：注意：第10页，此课件共21页哦(4)(4)供参考的时序系统图供参考的时序系统图设计者必须画出详细的具体原理图，包括芯片型号和具体电路设计者必须画出详细的具体原理图，包括芯片型号和具体电路注意：注意：第11页，此课件共21页哦相应的时序波形图相应的时序波形图第12页，此课件共21页哦相应的起停控制电路图
11、相应的起停控制电路图设计者必须画出详细的具体原理图，包括芯片型号和具体电路设计者必须画出详细的具体原理图，包括芯片型号和具体电路注意：注意：第13页，此课件共21页哦(5)(5)供参考的供参考的微指令格式微指令格式第14页，此课件共21页哦(6)(6)供参考的供参考的微程序控制器框图微程序控制器框图设计者必须画出详细的具体原理图，包括芯片型号和具体电路设计者必须画出详细的具体原理图，包括芯片型号和具体电路注意：注意：第15页，此课件共21页哦供参考供参考的地址转移逻辑图之一的地址转移逻辑图之一 -按操作码实现的按操作码实现的16路转移路转移第16页，此课件共21页哦(7)(7)供参考的微程序流
12、程图之一供参考的微程序流程图之一第17页，此课件共21页哦 供参考的微程序流程图之二供参考的微程序流程图之二第18页，此课件共21页哦(8)(8)供参考的微程序代码表供参考的微程序代码表第19页，此课件共21页哦第20页，此课件共21页哦注意事项注意事项：(1)(1)设计的模型机的验收方法设计的模型机的验收方法在在ProteusProteus环境中仿真，或者在实环境中仿真，或者在实验箱上运行通过；验箱上运行通过；(2)(2)指令数不少于指令数不少于8 8条条,尽可能具备多种类型和多种格式；尽可能具备多种类型和多种格式；(3)(3)所有图形一律用铅笔按标准用工具手工绘制；所有图形一律用铅笔按标准用工具手工绘制；(4)(4)设计报告除具体内容的八项外，还应包括各环节的设计说明和体设计报告除具体内容的八项外，还应包括各环节的设计说明和体会会(一律用手工书写一律用手工书写)；(5)(5)设计报告用统一的实验报告本上交指导老师。设计报告用统一的实验报告本上交指导老师。第21页，此课件共21页哦