東北大學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、東北大學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告班級(jí)：計(jì)算機(jī)班姓名：學(xué)號(hào)：完成時(shí)間：一、課程設(shè)計(jì)目的1在實(shí)驗(yàn)機(jī)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令及對(duì)應(yīng)的微指令（微程序）并驗(yàn)證，從而進(jìn)一步掌握微程序設(shè)計(jì)控制器的基本方法并了解指令系統(tǒng)與硬件結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；2通過(guò)控制器的微程序設(shè)計(jì)，綜合理解計(jì)算機(jī)組成原理課程的核心知識(shí)并進(jìn)一步建立整機(jī)系統(tǒng)的概念；3培養(yǎng)綜合實(shí)踐及獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力。二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)針對(duì)*年實(shí)驗(yàn)儀，從詳細(xì)了解該模型機(jī)的指令/微指令系統(tǒng)入手，以實(shí)現(xiàn)乘法和除法運(yùn)算功能為應(yīng)用目標(biāo)，在*年的集成開發(fā)環(huán)境下，設(shè)計(jì)全新的指令系統(tǒng)并編寫對(duì)應(yīng)的微程序；之后編寫實(shí)現(xiàn)乘法和除法的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的驗(yàn)證。3

2、、 課程設(shè)計(jì)使用的設(shè)備（環(huán)境）1硬件l*年實(shí)驗(yàn)儀lPC機(jī)2軟件l*年仿真軟件4、 課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容（步驟）1詳細(xì)了解并掌握COP20XX年模型機(jī)的微程序控制器原理，通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)該模型機(jī)指令系統(tǒng)的特點(diǎn)：*年模型機(jī)的指令為8位，根據(jù)操作的內(nèi)容，可以有0到2個(gè)操作數(shù)。每個(gè)操作數(shù)支持5種尋址方式，包括累加器A尋址，寄存器R0R3尋址，寄存器R0R3間接尋址，內(nèi)存直接尋址以及立即數(shù)尋址。*年模型機(jī)指令的最低兩位（IR0和IR1）用來(lái)尋址R0R3四個(gè)寄存器；IR2和IR3與ELP微控制信號(hào)，Cy和Z兩個(gè)程序狀態(tài)信號(hào)配合，控制PC的置數(shù)即程序的轉(zhuǎn)移。各種轉(zhuǎn)移的條件判斷邏輯如下所示：PC置數(shù)邏輯當(dāng)EL

3、P=1時(shí)，不允許PC被預(yù)置當(dāng)ELP=0時(shí)當(dāng)IR3=1時(shí)，無(wú)論Cy和Z什么狀態(tài)，PC被預(yù)置當(dāng)IR3=0時(shí)若IR2=0,則當(dāng)Cy=1時(shí)PC被預(yù)置若IR2=1，則當(dāng)Z=1時(shí)PC被預(yù)置本模型機(jī)時(shí)序控制采用不定長(zhǎng)機(jī)器周期的同步控制方式，一條指令最多分四個(gè)節(jié)拍。系統(tǒng)提供的默認(rèn)指令系統(tǒng)包括以下7類指令：算術(shù)運(yùn)算指令：邏輯運(yùn)算指令：數(shù)據(jù)傳輸指令：跳轉(zhuǎn)指令：ADDA,R?ADDA,R?ADDA,MMADDA,#IIADDCA,R?ADDCA,R?ADDCA,MMADDCA,#IISUBA,R?SUBA,R?SUBA,MMSUBA,#IISUBCA,R?SUBCA,R?SUBCA,MMSUBCA,#IIANDA,

4、R?ANDA,R?ANDA,MMANDA,#IIORA,R?ORA,R?ORA,MMORA,#IICPLAMOVA,R?MOVA,R?MOVA,MMMOVA,#IIMOVR?,AMOVR?,AMOVMM,AMOVR?,#IIJCMMJZMMJMPMMCALLMMRET移位指令：中斷返回指令：輸入/輸出指令：RRARLARRCARLCARETIREADMMWRITEMMINOUT該模型機(jī)微指令系統(tǒng)的特點(diǎn)（包括其微指令格式的說(shuō)明等）：*年模型機(jī)的微指令字長(zhǎng)為24位，全部為操作控制部分，不含順序控制字段。微指令編碼采用混合表示法，微地址形成采用計(jì)數(shù)器方式。微指令格式為水平型微指令。下面分別從為操作控

5、制和順序控制兩方面進(jìn)行說(shuō)明：a. 微操作控制24位微操作控制信號(hào)含義如下表：表1：*年模型機(jī)24位微控制信號(hào)功能控制信號(hào)含義XRD：外部設(shè)備讀信號(hào)，當(dāng)給出了外設(shè)的地址后，輸出此信號(hào)，從指定外設(shè)讀數(shù)據(jù)。EMWR：程序存儲(chǔ)器EM寫信號(hào)。EMRD：程序存儲(chǔ)器EM讀信號(hào)。PCOE：將程序計(jì)數(shù)器PC的值送到地址總線ABUS上。EMEN：將程序存儲(chǔ)器EM與數(shù)據(jù)總線DBUS接通，由EMWR和EMRD決定是將DBUS數(shù)據(jù)寫到EM中，還是從EM讀出數(shù)據(jù)送到DBUS。IREN：將程序存儲(chǔ)器EM讀出的數(shù)據(jù)打入指令寄存器IR和微指令計(jì)數(shù)器uPC。EINT：中斷返回時(shí)清除中斷響應(yīng)和中斷請(qǐng)求標(biāo)志，便于下次中斷。ELP：P

6、C打入允許，與指令寄存器的IR3、IR2位結(jié)合，控制程序跳轉(zhuǎn)。MAREN：將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)打入地址寄存器MAR。MAROE：將地址寄存器MAR的值送到地址總線ABUS上。OUTEN：將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)送到輸出端口寄存器OUT里。STEN：將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)存入堆棧寄存器ST中。RRD：讀寄存器組R0-R3,寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。RWR：寫寄存器組R0-R3,寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。CN：決定運(yùn)算器是否帶進(jìn)位移位，CN=1帶進(jìn)位，CN=0不帶進(jìn)位。FEN：將標(biāo)志位存入ALU內(nèi)部的標(biāo)志寄存器。X2X1X0:X2、X1、X0三位組合來(lái)譯碼選擇將數(shù)據(jù)送

7、到DBUS上的寄存器。WEN：將數(shù)據(jù)總線DBUS的值打入工作寄存器W中。AEN：將數(shù)據(jù)總線DBUS的值打入累加器A中。S2S1S0S2、S1、S0三位組合決定ALU做何種運(yùn)算。X2X1X0被選中寄存器S2S1S0運(yùn)算000IN000A+W001IA001A-W010ST010AORW011PC011AANDW100D100A+W+Cy101R101A-W-Cy110L110NOTA111無(wú)111Ab. 順序控制*年微程序控制器的微地址生成部件是一個(gè)計(jì)數(shù)器，分別控制該計(jì)數(shù)器的使能端（自動(dòng)加一）和置數(shù)端（跳轉(zhuǎn)至其他指令對(duì)應(yīng)的位程序地址）生成微命令的地址。2。計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)乘法和除法的原理（1）無(wú)符號(hào)

8、乘法實(shí)例演示：1010X 1011=*無(wú)符號(hào)乘法的實(shí)例演示如圖1所示：0X1011000010101010101111000000111101010即:1001X0110=*硬件原理框圖：被乘數(shù)（不變）0M3M2M1M0000ALUADDZF控制邏輯0000A3A2A1A0SHR乘數(shù)（部分和）圖1：乘法硬件原理圖算法流程圖：（2）無(wú)符號(hào)除法實(shí)例演示：無(wú)符號(hào)除法使用加減交替法，若余數(shù)為正，則下一步執(zhí)行減法，商置1；反之商置0，下一步執(zhí)行加法。01111011110110101011110100010011110111011111110111111001110100000110123荷為9,余數(shù)為

9、6 硬件原理框圖：被除數(shù)（部分余數(shù)+商）D7D6D5D4D3D2D1D0ALUZFADDSUB控制邏輯A3A00000除數(shù)SHR 算法流程圖：3 對(duì)應(yīng)于以上算法如何分配使用*年實(shí)驗(yàn)儀中的硬件由于循環(huán)控制運(yùn)算時(shí)會(huì)占用累加器A，因此參與運(yùn)算的操作數(shù)均應(yīng)保存在通用寄存器R0R3中。資源分配如下：直接乘法：R0:中間結(jié)果及最終結(jié)果R1:被乘數(shù)（每次運(yùn)算左移1位）R2:乘數(shù)（每次運(yùn)算右移1位）加減交替除法：R0:被除數(shù)（部分余數(shù)，最終得到余數(shù)）R1:除數(shù)（初始化時(shí)左移4位，每次計(jì)算時(shí)右移1位）R2:商（低4位）R3:計(jì)數(shù)器4.在*年集成開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)全新的指令/微指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果如表所示（可按需要增刪表

10、項(xiàng)）（1）新的指令集（設(shè)計(jì)兩個(gè)不同指令集要分別列表）助記符機(jī)器碼1機(jī)器碼2指令說(shuō)明_FATCH_000000XX00-03實(shí)驗(yàn)機(jī)占用，不可修改。復(fù)位后，所有寄存器清0，首先執(zhí)行_FATCH_指令取指。ADDR?,#II000001XX04-07IIR?-R?+即數(shù)IIADDR?,A000010XX08-0BRkA+R?SUBR?,#II000011XX0C-0FIIR?R?即數(shù)IISUBR?,A000100XX10-13RkR?-AMOVR?,#II000101XX14-17RkR?MOVA,R?000110XX18-1BA-R?SHLR?000111XX1C-1F3R環(huán)帶進(jìn)位左移1位SHRR

11、?001000XX20-23R環(huán)帶進(jìn)位右移1位PUSHA001001XX24-27A壓棧POPA001010XX28-2B將棧頂元素值給AMOVR?,A001011XXRkAANDA,#II001100XX30-33IIA與立即數(shù)II進(jìn)行與運(yùn)算JZMM001101XX34-37MMZF=1時(shí)跳轉(zhuǎn)JMPMM001111XX3C-3FMM跳轉(zhuǎn)JCMM0*XX40-43MMCF=1時(shí)跳轉(zhuǎn)（2）新的微指令集5用設(shè)計(jì)完成的新指令集編寫實(shí)現(xiàn)無(wú)符號(hào)二進(jìn)制乘法、除法功能的匯編語(yǔ)言程序（1）乘法MOVR0,#00HMOVR1,#09HMOVR2,#09HLOOP1:SUBR2,#00HJZLOOP3MOVA,R

12、2ANDA,#01HJZLOOP2MOVA,R1ADDR0,ALOOP2:SHLR1SHRR2JMPLOOP1LOOP3:END（2）除法MOVR0,#86HMOVR1,#09HMOVR2,#00HMOVR3,#05HMOVA,R1ANDA,#0FFHJZLOOP3SHLR1SHLR1SHLR1SHLR1MOVA,R0PUSHAMOVA,R1SUBR0,AJCLOOP1JMPLOOP3LOOP1:POPAMOVR0,ASHLR2SHRR1SUBR3,#01HJZLOOP4MOVA,R0PUSHAMOVA,R1SUBR0,AJCLOOP1LOOP2:SHLR2SHRR1ADDR2,#01HSUB

13、R3,#01HJZLOOP4MOVA,R0PUSHAMOVA,R1SUBR0,AJCLOOP1JMPLOOP2LOOP3:MOVR2,#0FFHLOOP4:END6上述程序的運(yùn)行情況（跟蹤結(jié)果）程序運(yùn)行的過(guò)程乘法匯編指令程序地址機(jī)器碼指令說(shuō)明微程序PCmPC運(yùn)行時(shí)寄存器或存儲(chǔ)器的值?_FATCH_?0000實(shí)驗(yàn)機(jī)占用，不可修改。復(fù)位后，所有寄存器清0,首先執(zhí)行_FATCH_指令取指。CBFFFF+1寫入EM:14MOVR0,#00001400將立即數(shù)00H存放到寄存器R0中。C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM:14EM:00R0:00MOVR1,#09021509將立即數(shù)09H存放到

14、寄存器R1中。C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM:15EM:09R1:09MOVR2,#09041609將立即數(shù)09H存放到寄存器R2中。C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM:16EM:09R2:09SUBR2,#00060E00寄存器R2減去立即數(shù)00H后存入寄存器R2中，改變標(biāo)志位FFF7F7C7FFEFFFFA99CBFFFF+1+1+1+1+1寫入EM:0EEM:0EA:09EM:00EM:00JZ15083415若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到15H地址。C6FFFFCBFFFW入+1+1寫入EM:34EM:15MOVA,R20A1A將累加器A中的數(shù)存放到寄存器R2中。FFF

15、7F7CBFFFF+1+1寫入EM:1AEM:1AW:09ANDA,#010B3001累加器A中的數(shù)與立即數(shù)01H做與運(yùn)算，結(jié)果存入累加器A中C7FFEFFFFE93CBFFFF+1+1+1+1寫入EM:30EM:01EM:01110D3411若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到11H地址。C6FFFFCBFFFW入+1+1寫入EM:34EM:11MOVA,R10F19將累加器A中的數(shù)存放到寄存器R1中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM:19EM:19A:09ADDR0,A1008寄存器R0中的值加上累加器A中的值，結(jié)果存入寄存器R0中FFF7EFFFFA98CBFFFF+1+1+1寫入EM:08E

16、M:08W=00EM:01R0=09SHLR1111D寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM:1DEM:1DA:09EM:1DR1:12SHRR21222寄存器R2中的數(shù)不帶進(jìn)位向右移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9BFCBFFFF+1+1+1寫入EM:22EM:22A:09EM:22R2:04JMP06133C06跳轉(zhuǎn)到06H地址。C6FFFFCBFFF再入+1+1寫入EM:3cEM:06SUBR2,#00060E00寄存器R2減去立即數(shù)00H后存入寄存器R2中，改變標(biāo)志位FFF7F7c7FFEFFFFA99cB

17、FFFF+1+1+1+1+1寫入EM:0EEM:0EW:04EM:00EM:00JZ15083415若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到15H地址。C6FFFFCBFFFF入+1+1寫入EM:34EM:15MOVA,R20A1A將累加器A中的數(shù)存放到寄存器R2中。FFF7F7cBFFFF+1+1寫入EM:1AEM:1AA=04ANDA,#010B3001累加器A中的數(shù)與立即數(shù)01H做與運(yùn)算，結(jié)果存入累加器A中c7FFEFFFFE93cBFFFF+1+1+1+1寫入EM:30EM:01W:01EM:01A:00JZ110D3411若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到11H地址。C6FFFFCBFFF府入+1+1寫入EM:3

18、4EM:11SHLR1111D寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM:1DEM:1DA:12EM:1DR1:24SHRR21222寄存器R2中的數(shù)不帶進(jìn)位向右移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9BFCBFFFF+1+1+1寫入EM:22EM:22A:04EM:22R2:02JMP06133C06跳轉(zhuǎn)到06H地址。C6FFFFCBFFF再入+1+1寫入EM:3cEM:06SUBR2,#00060E00寄存器R2減去立即數(shù)00H后存入寄存器R2中，改變標(biāo)志位FFF7F7c7FFEFFFFA99cBFFFF+1+1+1+1

19、+1寫入EM:0EEM:0EA:02EM:00W:00EM:00JZ15083415若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到15H地址。C6FFFFCBFFFW入+1+1寫入EM:34EM:15MOVA,R20A1AFFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM:1AEM:1AA=02ANDA,#010B3001寄存器R2與立即數(shù)01H,只改變標(biāo)志位，并不改變R2中的數(shù)值。C7FFEFFFFE93CBFFFF+1+1+1+1寫入EM:30EM:01W:01EM:01A:00JZ110D3411若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到11H地址。C6FFFFCBFFF府入+1+1寫入EM:34EM:11SHLR1111D寄存器R1中的數(shù)

20、不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM:1DEM:1DA:24EM:1DR1:48SHRR21222寄存器R2中的數(shù)不帶進(jìn)位向右移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9BFCBFFFF+1+1+1寫入EM:22EM:22A:02EM:22R2:01JMP06133C06跳轉(zhuǎn)到06H地址。C6FFFFCBFFF再入+1+1寫入EM:3cEM:06SUBR2,#00060E00寄存器R2減去立即數(shù)00H后存入寄存器R2中，改變標(biāo)志位FFF7F7c7FFEFFFFA99cBFFFF+1+1+1+1+1寫入EM:0EEM:0EA:01EM:00

21、W:00EM:00JZ15083415若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到15H地址。C6FFFFCBFFFF入+1+1寫入EM:34EM:15MOVA,R20A1AFFF7F7cBFFFF+1+1寫入EM:1AEM:1AA=01ANDA,#010B3001寄存器R2與立即數(shù)01H,只改變標(biāo)志位，并不改變R2中的數(shù)值。c7FFEFFFFE93cBFFFF+1+1寫入+1+1寫入+1EM:30EM:01W:01EM:01A:01EM:01JZ110D3411若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到11H地址。C6FFFFCBFFFW入+1+1寫入EM:34EM:11MOVA,R10F19將累加器A中的數(shù)存放到寄存器R1中。FF

22、F7F7CBFFFF+1+1寫入EM:19EM:19A=48ADDR0,A1008寄存器R0中的值加上累加器A中的值，結(jié)果存入寄存器R0中FFF7EFFFFA98CBFFFF+1+1+1寫入EM:08EM:08W:09EM:08R0:51SHLR1111D寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM:1DEM:1DA:48EM:1DR1:90SHRR21222寄存器R2中的數(shù)不帶進(jìn)位向右移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9BFCBFFFF+1+1+1寫入EM:22EM:22A:01EM:22R2:00JMP06133C06

23、跳轉(zhuǎn)到06H地址。C6FFFFCBFFF再入+1+1寫入EM:3cEM:06SUBR2,#00060E00寄存器R2減去立即數(shù)00H后存入寄存器R2中，改變標(biāo)志位FFF7F7c7FFEFFFFA99cBFFFF+1+1+1+1+1寫入EM:0EEM:0EA:00EM:00W:00EM:00JZ15083415若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到15H地址。C6FFFFCBFFFF入+1+1寫入EM:34EM:15?_FATCH_?0000實(shí)驗(yàn)機(jī)占用，不可修改。復(fù)位后，所有寄存器清0，首先執(zhí)行_FATCH_指令取指。cBFFFF+1寫入EM:00除法：匯編指令程序地址機(jī)器碼指令說(shuō)明微程序PcmPc運(yùn)行時(shí)寄存器

24、或存儲(chǔ)器的值_FATcH000實(shí)驗(yàn)機(jī)占用，不可修改。復(fù)位后，所有寄存器清0，首先執(zhí)行_FATcH_指令取指。CBFFFF+1寫入EM=14MOVR0,#86H001486將立即數(shù)86H存放到寄存器R0中。C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM=14EM=86R0=86MOVR1,#09H021509將立即數(shù)09H存放到寄存器R1中。C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM=15EM=09R1=09MOVR2,#00H041600將立即數(shù)00H存放到寄存器R2中。C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM=16EM=00R2=00MOVR3,#05H061705將立即數(shù)05H存放到寄

25、存器R3中。C7FBFFCBFFFF+1+1+1寫入EM=17EM=05R3=05MOVA,R10819將寄存器R1的數(shù)存入累加器A中FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=19EM=19A=09ANDA,#FF0930FF累加器A中的數(shù)和立即數(shù)FFH作與運(yùn)算結(jié)果存入累加器A中C7FFEFFFFE93CBFFFF+1+1+1+1寫入EM=30EM=FFW=FFEM=FFW=FFJZ370B3437若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到37H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=34EM=37SHLR10D1D寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFF

26、F+1+1+1寫入EM=1DEM=1DEM=1DR1=12SHLR10E1D寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM=1DEM=1DA=12EM=1DR1=24SHLR10F1D寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM=1DEM=1DA=24EM=1DR1=48SHLR1101D寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM=1DEM=1DA=48EM=1DR1=90MOVA,R01118將寄存器R

27、0中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=18EM=18A=86PUSHA1224將累加器A中的數(shù)據(jù)壓入堆棧寄存器ST。FFEF9FCBFFFF+1+1寫入EM=24EM=24ST=86MOVA,R11319將寄存器R1中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=19EM=19A=90SUBR0,A1410從寄存器R0中減去累加器A中的數(shù)，并影響標(biāo)志位。FFFF8FFFF7F7FFFA99CBFFFF+1+1+1+1寫入EM=10EM=10W=90EM=10EM=10R0=F6JC19154019若進(jìn)位標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到19H地址。C6FFFFCBF

28、FFF寫入+1+1寫入EM=40EM=40PC=19POPA1928將堆棧寄存器ST的棧頂數(shù)據(jù)賦給累加器AoFFFF57CBFFFF+1+1寫入EM=28EM=28A=86MOVR0,A1A2C將累加器A中的數(shù)放入寄存器R0中。FFFB9FCBFFFF+1+1寫入EM=2CEM=2CR0=86SHLR21B1E寄存器R2中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM=1EEM=1EA=00EM=1ESHRR11C21寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向右移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9BFCBFFFF+1+1+1寫入EM=21EM=21A=

29、90EM=21R1=48SUBR3,#01H1D0F01從寄存器R3中減去立即數(shù)01H,并影響標(biāo)志位。FFF7F7C7FFEFFFFA99CBFFFF+1+1+1+1+1寫入EM=0FEM=0FA=05EM=01EM=01R3=04JZ391F3489若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到39H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=34EM=39MOVA,R02118將寄存器R0中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=18EM=1DA=86PUSHA2224將累加器A中的數(shù)據(jù)壓入堆棧寄存器ST。FFEF9FCBFFFF+1+1寫入EM=24EM=24ST=86MOVA,R

30、12319將寄存器R1中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=19EM=19A=48SUBR0,A2410從寄存器R0中減去累加器A中的數(shù)，并影響標(biāo)志位。FFFF8FFFF7F7FFFA99CBFFFF+1+1+1+1寫入EM=10EM=10W=48EM=10A=86EM=10R0=3EJC19254019若進(jìn)位標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到19H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=40EM=19SHLR2271E寄存器R2中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM=1EEM=1EA=00EM=1ESHRR12

31、821寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向右移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9BFCBFFFF+1+1+1寫入EM=21EM=21A=48EM=21R1=24ADDR2,#01H290601將立即數(shù)01H加入到寄存器R2中，并影響標(biāo)志位。FFF7F7C7FFEFFFFA98CBFFFF+1+1寫入+1+1+1EM=06EM=06A=00EM=01EM=01R2=01SUBR3,#01H2B0F01從寄存器R3中減去立即數(shù)01H,并影響標(biāo)志位。FFF7F7C7FFEFFFFA99CBFFFF+1+1+1+1+1寫入EM=0FEM=0FA=04EM=01EM=01R3=03JZ392D3439若零

32、標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到39H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=34EM=39MOVA,R02F18將寄存器R0中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=18EM=18A=3EPUSHA3024將累加器A中的數(shù)據(jù)壓入堆棧寄存器ST。FFEF9FCBFFFF+1+1寫入EM=24EM=24ST=3EMOVA,R13119將寄存器R1中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=19EM=19A=24SUBR0,A3210從寄存器R0中減去累加器A中的數(shù)，并影響標(biāo)志位。FFFF8FFFF7F7FFFA99CBFFFF+1+1+1+1寫入EM=10

33、EM=10W=24EM=10A=3EEM=10R0=1AJC19334019若進(jìn)位標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到19H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=40EM=19JMP27353C27跳轉(zhuǎn)到27H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=3CEM=27SHLR2271E寄存器R2中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM=1EEM=1EA=01EM=1ER2=02SHRR12821寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向右移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9BFCBFFFF+1+1+1寫入EM=21EM=21A=24EM=2

34、1R1=12ADDR2，#01290601將立即數(shù)01H加入到寄存器R2中，并影響標(biāo)志位。FFF7F7C7FFEFFFFA98CBFFFF+1+1+1+1+1寫入EM=06EM=06A=02EM=01W=01EM=01R2=03SUBR3.#012B0F01從寄存器R3中減去立即數(shù)01H,并影響標(biāo)志位。+1+1+1+1+1寫入EM=0FEM=0FA=03EM=01EM=01R3=02JZ392D3439若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到39H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=34EM=39MOVA,R02F18將寄存器R0中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=1

35、8EM=18A=1APUSHA3024將累加器A中的數(shù)據(jù)壓入堆棧寄存器ST。FFEF9FCBFFFF+1+1寫入EM=24EM=24ST=1AMOVA,R13119將寄存器R1中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=19EM=19A=12SUBR0，A3210從寄存器R0中減去累加器A中的數(shù)，并影響標(biāo)志位。FFFF8FFFF7F7FFFA99CBFFFF+1+1+1+1寫入EM=10EM=10W=12EM=10A=1AEM=10R0=08JC19334019若進(jìn)位標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到19H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=40EM=19JMP27353C

36、27跳轉(zhuǎn)到27H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=3CEM=27SHLR2271E寄存器R2中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1+1+1寫入EM=1EEM=1EA=03EM=1ER2=06SHRR12821寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向右移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9BFCBFFFF+1+1+1寫入EM=21EM=21A=12EM=21R1=09ADDR2，#01290601將立即數(shù)01H加入到寄存器R2中，并影響標(biāo)志位。FFF7F7C7FFEFFFFA98CBFFFF+1+1+1+1+1寫入EM=06EM=06A=06

37、EM=01W=01EM=01R2=07SUBR3,#012B0F01從寄存器R3中減去立即數(shù)01H,并影響標(biāo)志位。FFF7F7C7FFEFFFFA99CBFFFF+1+1+1+1+1寫入EM=0FEM=0FA=02EM=01EM=01R3=01JZ392D3439若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到39H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=34EM=39MOVA,R02F18將寄存器R0中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=18EM=18A=08PUSHA3024將累加器A中的數(shù)據(jù)壓入堆棧寄存器ST。FFEF9FCBFFFF+1+1寫入EM=24EM=24ST=08

38、MOVA,R13119將寄存器R1中的數(shù)放入累加器A中。FFF7F7CBFFFF+1+1寫入EM=19EM=19A=09SUBRO,A3210從寄存器R0中減去累加器A中的數(shù)，并影響標(biāo)志位。FFFF8FFFF7F7FFFA99CBFFFF+1+1+1+1寫入EM=10EM=10W=09EM=10A=08EM=10R0=FFJC19334019若進(jìn)位標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到19H地址。C6FFFFCBFFF再入+1+1寫入EM=40EM=19POPA3528將堆棧寄存器ST的棧頂數(shù)據(jù)賦給累加器AoFFFF57CBFFFF+1+1寫入EM=28EM=28A=08MOVR0，A1A2C將累加器A中的數(shù)放入

39、寄存器R0中。FFFB9FCBFFFF+1+1寫入EM=2CEM=2CR0=08SHLR2271E寄存器R2中的數(shù)不帶進(jìn)位向左移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9DFCBFFFF+1寫入+1+1EM=1EEM=1EA=07EM=1ER2=0ESHRR12821寄存器R1中的數(shù)不帶進(jìn)位向右移一位，并不影響標(biāo)志位。FFF7F7FFF9BFCBFFFF+1寫入+1+1EM=21EM=21A=09EM=21R1=04SUBR3，#012B0F01從寄存器R3中減去立即數(shù)01H,并影響標(biāo)志位。FFF7F7C7FFEFFFFA99CBFFFF+1+1+1+1+1寫入EM=0FEM=0FA=01EM

40、=01EM=01R3=00JZ391F3439若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到39H地址。C6FFFFCBFFFF寫入+1+1寫入EM=34EM=39_FATCH0000實(shí)驗(yàn)機(jī)占用，不可修改。復(fù)位后，所有寄存器清0，首先執(zhí)行_FATCH_指令取指。CBFFFF+1寫入EM=007.設(shè)計(jì)結(jié)果說(shuō)明1）、最先調(diào)試時(shí)JMP,JC,J左些轉(zhuǎn)移指令全部無(wú)效，仔細(xì)檢查微程序沒(méi)發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤，經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)指令的機(jī)器碼1的第五位和第六位必須對(duì)應(yīng)（JMP11，JC00，JZ01）。2） 、本來(lái)我是先設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)，但是我發(fā)現(xiàn)我設(shè)計(jì)的指令太繁瑣，而且無(wú)法估計(jì)到底用到哪些指令，最后我放棄先設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)，先寫完匯編程序再設(shè)計(jì)指

41、令系統(tǒng)。3） 、在寫除法匯編程序的時(shí)候當(dāng)減掉比被除數(shù)（中間結(jié)果）更大的余數(shù)時(shí)，在后面只是簡(jiǎn)單的加上余數(shù)是無(wú)法還原被除數(shù)（中間結(jié)果）。用一個(gè)堆棧，在減余數(shù)的之前將被除數(shù)（中間結(jié)果）壓進(jìn)棧，當(dāng)余數(shù)大于被除數(shù)（中間結(jié)果）時(shí)，減了以后將棧頂元素值賦給被除數(shù)（中間結(jié)果）。4）、本來(lái)設(shè)計(jì)了一條“SUBR1,R邃樣的指令。但是在寫指令對(duì)應(yīng)的微指令時(shí)，發(fā)現(xiàn)這條指令在這個(gè)模型機(jī)里無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵谥噶钪胁荒芡瑫r(shí)出現(xiàn)兩個(gè)操作數(shù)都是寄存器R?。最后我將寄存器R2的值送到累加器A中，然后設(shè)計(jì)“SUBR1,倦令。五、本次課程設(shè)計(jì)的總結(jié)體會(huì)（不少于200字）通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我鞏固了所學(xué)的計(jì)算機(jī)組成原理中有關(guān)指令系統(tǒng)、總線

42、系統(tǒng)等方面的知識(shí)，進(jìn)一步加深了對(duì)*年實(shí)驗(yàn)儀的使用方法的了解，能夠更加熟練的使用*年實(shí)驗(yàn)儀，同時(shí)還讓我復(fù)習(xí)并運(yùn)用了算法設(shè)計(jì)與分析和匯編語(yǔ)言的內(nèi)容。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，既鍛煉了我的動(dòng)手能力，又鍛煉了我的動(dòng)腦能力，使我理論聯(lián)系實(shí)際，使所學(xué)的知識(shí)不再枯燥無(wú)味，將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際，讓我掌握這些知識(shí)更牢固。在查找資料的同時(shí)也鍛煉了自己的自學(xué)能力，還提高了獲取有用信息的能力。本次課程設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓我能夠過(guò)活學(xué)活用知識(shí)，在實(shí)踐中加深對(duì)所學(xué)課程的理解，同時(shí)加強(qiáng)了我的動(dòng)手能力，讓我充分認(rèn)識(shí)到了實(shí)踐的重要性。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我要更多注重提高自己的動(dòng)手能力，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)更多的知識(shí)。擴(kuò)展：

43、1.無(wú)符號(hào)8位乘8位（1）初始化以及輸入乘數(shù)與被乘數(shù)首先是將部分積初始化送到寄存器R0中乘數(shù)放入R1被乘數(shù)放入R2。直接進(jìn)彳f到地址LOOP部分。(2)運(yùn)算過(guò)程首先從乘數(shù)最低位開始判斷，將R1放于寄存器A中并和立即數(shù)#01H相與，此時(shí)可以判斷乘數(shù)最低位是0或1。基于語(yǔ)句JZNEXT；當(dāng)前面的判J斷結(jié)果是0,跳轉(zhuǎn)到地址NEXT;否則順序執(zhí)行程序。跳轉(zhuǎn)到NEXT,即當(dāng)程序乘數(shù)最低位為0時(shí)，將R0不變；順序執(zhí)行程序，即當(dāng)乘數(shù)最低位為1時(shí)，將R0與R2相加，判斷最低位是0還是1,當(dāng)判斷結(jié)果是0,跳轉(zhuǎn)到NEXT1,否則順序執(zhí)行程序，所得到的結(jié)果送到寄存器R0中，存入數(shù)據(jù)后無(wú)條件跳轉(zhuǎn)到NEXT2,判斷是否

44、是最后一位。然后進(jìn)行移位操作。在移位前需要考慮R0的最低位是0或1，因?yàn)椴糠址e移到的數(shù)值也是結(jié)果的部分，就是保存在結(jié)果低位的部分，也就是寄存器R1中，所以要保留移掉部分,此時(shí)判斷R0最低位。利用語(yǔ)句JZNEXT1,當(dāng)前面的判斷結(jié)果是0,標(biāo)志位為1,跳轉(zhuǎn)到地址NEXT1;否則順序執(zhí)行程序。當(dāng)部分積最低位是1時(shí)，右移R0,進(jìn)行保存；當(dāng)部分積最低位是0時(shí)，右移R0、R1,進(jìn)行保存。每次循環(huán)結(jié)束都要進(jìn)入結(jié)果輸出部分JZNEXT3。(3)顯示乘積的結(jié)果最后循環(huán)控制程序結(jié)束。因?yàn)槌朔ǖ慕Y(jié)果是16位，而此時(shí)16位結(jié)果的高八位存放在R0,低八位存放于RK顯示結(jié)果為R0顯示的數(shù)據(jù)加上R1顯示的數(shù)據(jù)開始乘數(shù)最低位

45、為1R1YN部分積與被乘數(shù)相加部分積不變部分積最低位為1？NY部分積右移乘數(shù)右移并加*-*部分積右移乘數(shù)右移將部分積右移八次加上乘數(shù)寄存器里的數(shù)，得到乘積結(jié)果循環(huán)結(jié)束？NY結(jié)束輸入部分積、乘數(shù)和被乘數(shù)結(jié)果輸出判斷乘數(shù)末位是否為1，應(yīng)用MOVA,R1和ANDA,#01語(yǔ)句，將乘數(shù)與1相與，得出末位結(jié)果。然后利用JZNEXT,如果2果是0,則跳轉(zhuǎn)到地址NEXT;否則順序執(zhí)行程序。(1)NEXT,即當(dāng)乘數(shù)最低位為0時(shí)，R0不變；(2)順序執(zhí)行程序，即當(dāng)乘數(shù)最低位為1時(shí)，將R0與R2相加，所得到的結(jié)果送到寄存器R0中。在移位前需要考慮R0的最低位是0或1，因?yàn)椴糠址e移到的數(shù)值也是結(jié)果的部分，就是保存在

46、結(jié)果低位的部分，也就是寄存器R1中，所以要保留移掉部分,此時(shí)判斷R0最低位。先應(yīng)用MOVA,R0和ANDA,#01,將部分積與1相與，得出末位結(jié)果。利用JZNEXT1，當(dāng)前面的結(jié)果是0，跳轉(zhuǎn)到地址NEXT1；否則順序執(zhí)行程序。當(dāng)部分積最低位是1時(shí)，右移R0,右移ri加*-*,進(jìn)行保存；當(dāng)部分積最低位是0時(shí)，右移R0、R1,進(jìn)行保存。開始乘數(shù)最低位為1？YN部分積與被乘數(shù)相加部分積不變部分積最低位為1？NY部分積右移乘數(shù)右移并加*-*部分積右移乘數(shù)右移結(jié)束匯編代碼：MOVR0,#00HMOVR1,#32HMOVR2,#95HMOVR3,#08HLOOP:MOVA,R1ANDA,#01HJZNEX

47、TMOVA,R0ADDA,R2MOVR0,AANDA,#01HJZNEXT1MOVAMOVR0,AMOVA,R1RRAORA,#80HMOVR1,AJMPNEXT2NEXT1:MOVA,R0RRAMOVR0,AMOVA,R1RRAMOVR1,AJMPNEXT2NEXT:MOVA,R0ANDA,#01HJZNEXT1MOVA,R0RRAMOVR0,AMOVAORA,#80HMOVR1,AJMPNEXT2NEXT2:MOVA,R3SUBA,#01HORA,#00HJZNEXT3MOVR3,AJMPLOOPNEXT3:JMPNEXT3補(bǔ)碼運(yùn)算：采用偉福*年試驗(yàn)箱，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘（booth

48、）。要求：采用的算法為定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘booth算法，乘數(shù)和被乘數(shù)規(guī)定為6位，其中首位為符號(hào)位。數(shù)據(jù)要求以原碼的形式輸入，采用補(bǔ)碼方式進(jìn)行運(yùn)算。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從試驗(yàn)箱的開關(guān)輸入，運(yùn)算的結(jié)果在OUT寄存器中顯示。設(shè)計(jì)原理：比較YnYn+1的狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的操作。如下圖是補(bǔ)碼一位乘的運(yùn)算規(guī)則：表1.1Booth算法操作表說(shuō)明乘數(shù)Yn附加位Yn+1說(shuō)明00附加位、乘數(shù)、部分積71位01部分積加X(jué)補(bǔ)附加位、乘數(shù)、部分積71位10部分積加卜X補(bǔ)附加位、乘數(shù)、部分積71位1 1附加位、乘數(shù)、部分積71位需要說(shuō)明的是此操作表是在當(dāng)nO時(shí)，當(dāng)n=0時(shí)，判斷YnYn+1,運(yùn)算規(guī)則同此操作表只是不移位。即在運(yùn)算的最后一步，

49、乘積不再右移。設(shè)計(jì)思路：(1) 構(gòu)造補(bǔ)碼一位乘的初始化所需要的數(shù)值因?yàn)檠a(bǔ)碼一位乘的算法需要先求出X補(bǔ)、-X補(bǔ)、Q補(bǔ)，所以先將X補(bǔ)、-X補(bǔ)、Q補(bǔ)分別存貯到0F0H到0F2H存儲(chǔ)單元中。因?yàn)椴糠址e和附加位的初始值都是0，所以在0E0H單元存入附加位初始值0，在R0中存入部分積初始值0。其他數(shù)的處理：將輸入的一個(gè)值Q求出補(bǔ)碼作為乘數(shù)Y，并存入R2中；另一個(gè)值X存入R1中，根據(jù)它來(lái)求出X補(bǔ)、-X補(bǔ)；本實(shí)驗(yàn)規(guī)定乘數(shù)和被乘數(shù)為8位，數(shù)據(jù)位為7位，所以要完成7次操作，但最后一次不移位，在R3寄存中存入數(shù)值n=7，每次操作完成后減1。(2)運(yùn)算并輸出根據(jù)乘數(shù)末位及附加位來(lái)確定執(zhí)行的操作，每完成一次操作R3中的

50、數(shù)值減一。判斷R3的數(shù)值是否為零，若不為零，則繼續(xù)循環(huán)上述操作，若為零，則循環(huán)結(jié)束，判斷此時(shí)的乘數(shù)末位及附加位，再按運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行一次操作，但是不移位，然后結(jié)束運(yùn)算。即開始時(shí)Yn+1=0，部分積初值為0，每一步乘法由YnYn+1決定原部分積加X(jué)補(bǔ)或加卜X補(bǔ)或加0,再右移一位得到新的部分積，以此重復(fù)n步，第n+1步由YnYn+1決定部分積加X(jué)補(bǔ)或加-X補(bǔ)或加0，但不移位，即得最后結(jié)果，最后先把乘數(shù)的最終結(jié)果從OUT寄存其中顯示出來(lái)，再將部分積的最終結(jié)果從OUT寄存其中顯示出來(lái)。（ 3） 實(shí)現(xiàn)方式在掌握*年試驗(yàn)箱的體系結(jié)構(gòu)后，充分利用試驗(yàn)箱提供的匯編語(yǔ)言，以及有限的硬件資源，完成程序的編寫。1）算術(shù)

51、邏輯運(yùn)算指令A(yù)DDA,R?將寄存器R?勺值加入累加器A中ADDA,#ii立即數(shù)II加入累加器A中SUBA，#II從累加器中減去立即數(shù)II后加入累加器A中ANDA,r?累加器a與寄存器R?的彳tANDA,#ii累加器A與立即數(shù)II的值ORA,R?累加器A與寄存器R?的彳tORA,#II累加器A與立即數(shù)II的值CPLA累加器A取反，再存入累加器A中（2）數(shù)據(jù)傳送指令MOVA,r?將寄存器R?勺值送到累加器A中MOVA,#II將立即數(shù)II送到累加器A中MOVr?,a將累加器A中的值送到寄存器R?中MOVR?,#II將立即數(shù)II送到寄存器R沖RRA累加器右移指令RLA累加器左移指令（3）跳轉(zhuǎn)指令JZMM若零標(biāo)志位置1，跳轉(zhuǎn)到MM地址JMPM