計(jì)算機(jī)組成原理微程序?qū)嶒?yàn)

計(jì)算機(jī)組成原理微程序?qū)嶒?yàn)演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有37頁\編輯于星期二（優(yōu)選）第五講計(jì)算機(jī)組成原理微程序?qū)嶒?yàn)現(xiàn)在是2頁\一共有37頁\編輯于星期二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)數(shù)據(jù)通路框圖(圖2-5-1)、微控制器原理圖(圖1-2-12（a）)、微程序流程圖(圖2-5-2)、機(jī)器指令程序(表2-5-1)、微指令格式(表2-5-2)，用微指令序列來實(shí)現(xiàn)給定的六條機(jī)器指令I(lǐng)N、ADD、MOV、OUT、JMP，達(dá)到“程單步”執(zhí)行。

現(xiàn)在是3頁\一共有37頁\編輯于星期二實(shí)驗(yàn)原理指令格式機(jī)器指令地址及代碼格式：

PXXXX

程序地址

機(jī)器代碼微程序地址及微碼格式：

MXXXXXXXXXX微程序地址32位指令代碼現(xiàn)在是4頁\一共有37頁\編輯于星期二單字節(jié)指令機(jī)器指令格式76543210OP-CODERSRDRS或RD選定的寄存器00011011R0R1R2SP寄存器：輸出用CBA

輸入用LDR0CBA總線數(shù)據(jù)來源000RAM或SW→B001PC→B010ALU→B011299→B100RS→B101RD→B110RI→B111SP→B例：ADDR0，R101100100ADDR1，R201101001A字段現(xiàn)在是5頁\一共有37頁\編輯于星期二機(jī)器指令格式雙字節(jié)指令，其中一個地址在第二字節(jié)，不用的寄存器編碼任意（一般寫為零）。雙字節(jié)指令（格式一）

765432

10第一字節(jié)OP－CODERSRD第二字節(jié)D現(xiàn)在是6頁\一共有37頁\編輯于星期二雙字節(jié)指令（格式二）DREGOP0M010324657直接尋址間接尋址變址尋址立即尋址E=DE=（D）E=（R2）+DD為立即數(shù)00011011說明有效地址E尋址模式M機(jī)器指令格式一個地址在第二字節(jié)，另一個地址為寄存器,選擇總線數(shù)據(jù)應(yīng)選擇Rd,即CBA=101R2為變址寄存器現(xiàn)在是7頁\一共有37頁\編輯于星期二機(jī)器指令格式001101XX011000010001XX000100XX010101XXXX1000XXXX0000000addrIMMaddr第一字節(jié) 第二字節(jié)操作碼源 目的INR0，SWMOVR1,#XXHADDR1，R0MOVaddr，R1OUTLED，addrJMP00現(xiàn)在是8頁\一共有37頁\編輯于星期二地址（H）機(jī)器指令代碼機(jī)器指令說明00

10

INR0，SW數(shù)據(jù)開關(guān)內(nèi)容SWR001

41××

MOVR1，#XXH立即數(shù)R103

61

ADDR1，R0R1+R0R104

34××

MOVaddr，R1R1addr06

80××

OUTLED，addraddrLED08

5000

JMP0000PC機(jī)器指令格式現(xiàn)在是9頁\一共有37頁\編輯于星期二微指令格式

M25M24M23M22M21M20M19M18M17M16M15M14M13M12M11M10M9CBAAR保留字PX3A9A8CELOADCNMS0S1S2S3PX2M8M7M6M5M4M3M2876543M1M0LDARLDPCLDIRLDDR2LDDR1LDR0WEUA0UA1UA2UA3UA4UA5PX1SW-BLDIR:寫指令寄存器LDR0：將總線數(shù)據(jù)寫入目的寄存器；LOAD，LDPC：LOAD=1、LDPC=1，將總線數(shù)據(jù)寫入PC；

LOAD=0、LDPC=1、PC+1→PC；

UA5、UA4、UA3、UA2 、UA1、UA0：微指令后續(xù)地址?，F(xiàn)在是10頁\一共有37頁\編輯于星期二CBA總線數(shù)據(jù)來源000

RAM→BUS或SW→BUS001PC→BUS010ALU→BUS011299→BUS100RS→BUS101RD→BUS110RI（R2）→BUS111SP→BA字段B字段PX3PX2PX1選擇測試字000關(guān)閉測試001P(1)測指令的高4位010P(2)測指令的3、2位011P(3)測試Z和CY微指令格式

現(xiàn)在是11頁\一共有37頁\編輯于星期二UA0-UA5為6位后續(xù)微地址(注意：其微地址的排列順序?yàn)榍暗秃蟾?。C、B、A

為A字段,決定總線上的信息來源。PX3、PX2、PX1為B字段，其功能是：

1.根據(jù)機(jī)器指令及相應(yīng)微代碼進(jìn)行譯碼，使微程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的微地址入口；

2.根據(jù)Z和CY標(biāo)識產(chǎn)生相應(yīng)的后續(xù)微地址。本實(shí)驗(yàn)采用復(fù)雜模型機(jī)方式（控存06單元的最高字節(jié)不能為40H）。現(xiàn)在是12頁\一共有37頁\編輯于星期二

P(X)：識別什么操作及如何確定下地址

基地址：UA5-UA0P(1)：測試第一字節(jié)的高4位。 實(shí)際有效地址為E=基地址∨機(jī)器指令第一字節(jié)的高4位（基地址的低4位必須為0”）。例:UA5～UA0為20,第一字節(jié)84

10000100

84

∨

100000 20

101000 28 E=20∨8=28現(xiàn)在是13頁\一共有37頁\編輯于星期二P(2)：測試第一字節(jié)的3、2位。 實(shí)際有效地址為E=基地址∨機(jī)器指令第一字節(jié)的3、2位（基地址的低2位為0）。例:UA5～UA0為1C，第一字節(jié)84 10000100

84

∨

011100 1C 011101 1D E=1C∨01=1D現(xiàn)在是14頁\一共有37頁\編輯于星期二P(3)：測試進(jìn)位(CY)和結(jié)果為零(Z)標(biāo)志。兩標(biāo)志皆為'0'時,微指令的下地址為UA5～UA0,兩標(biāo)志之一為'1'時,下地址為將UA4置"1"后的下地址.也就是說測試(P3)微指令的下地址的UA4必須是0。UA543210

例:UA5～UA0為0A 001010

滿足條件：E=1A 011010

不滿足條件：E=0A001010★基地址處如果不用，須寫一條“空操作”。

例：M1000000080現(xiàn)在是15頁\一共有37頁\編輯于星期二未定義(12,17,19-1F）運(yùn)行微程序NOP(10)IN(11)ADD(16)MOV(13)OUT（18）JMP(15)0110+0NOP0110+1SW→RD10+60104（DR1）+(DR2)→RD03RS→DR2RD→DR110+3PC→ARPC+10105RS→RAM07RAM→AR0A10+80BRAM→LED01RAM→AR09RAM→PC0110+5NOP01微程序流程圖020100NOPPC→ARPC+1RAM→IRRAM→IRP(1)MOV(14)08RAM→RD0110+4PC→ARPC+1PC→ARPC+1PC→ARPC+1現(xiàn)在是16頁\一共有37頁\編輯于星期二實(shí)驗(yàn)連線圖現(xiàn)在是17頁\一共有37頁\編輯于星期二實(shí)驗(yàn)步驟按圖2-5-3連接相關(guān)的實(shí)驗(yàn)電路。

將實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)置在“模型機(jī)”狀態(tài)，點(diǎn)擊桌面上 圖標(biāo)啟動DAIS系統(tǒng)軟件，并選定：串口為COM1；波特率為9600；運(yùn)行方式為“微運(yùn)行”；連接硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)入主界面。在編輯狀態(tài)下，依次輸入機(jī)器代碼及對應(yīng)微指令碼，“保存”并“裝載”到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的控存和內(nèi)存中。

現(xiàn)在是18頁\一共有37頁\編輯于星期二用微單步運(yùn)行微指令程序，對照微程序流程圖，觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備平臺上的相關(guān)寄存器當(dāng)前狀態(tài)及微地址指示燈是否和其流程圖中表示的一致。檢查、運(yùn)行、記錄并對照調(diào)試運(yùn)行后的結(jié)果是否和預(yù)測值一致。注意：在運(yùn)行程序時不可同時打開多個主界面窗口。實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)在是19頁\一共有37頁\編輯于星期二8102000011111SW→RD80000000110NOP0000000006設(shè)置復(fù)雜模型機(jī)0504030A108000111102RAM→IR40600020111101PC→AR,PC+180000000100NOP3區(qū)2區(qū)1區(qū)0區(qū)01微指令后續(xù)地址（基地址）2345678910111213141516171819202122232425地址SW-BPX1UA5UA4UA3UA2UA1UA0WELDR0LDDR1LDDR2LDIRLDPCLDARPX2S3S2S1S0MCNLOADCEA8A9PX3保留字ARABC控制信號微指令代碼十六進(jìn)制3區(qū)域2區(qū)域1區(qū)域0區(qū)域區(qū)號微操作81020000SW→RD11（返01）0A108000RAM→IR,譯碼0240600020PC→AR,PC+10180000000NOP0011INR13區(qū)2區(qū)1區(qū)0區(qū)微代碼微操作微地址微程序入口地址機(jī)器指令設(shè)計(jì)舉例：INR1現(xiàn)在是20頁\一共有37頁\編輯于星期二Dais-CMH+實(shí)驗(yàn)設(shè)備位置圖SW地址總線內(nèi)存鎖存輸出DR2DR1299R0R1R2指令寄存器IR程序計(jì)數(shù)器PC控存ALU數(shù)據(jù)總線微地址現(xiàn)在是21頁\一共有37頁\編輯于星期二復(fù)位微單步現(xiàn)在是22頁\一共有37頁\編輯于星期二綜合設(shè)計(jì)

自定義指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在是23頁\一共有37頁\編輯于星期二

用復(fù)雜模型機(jī)方式完成下列十二組機(jī)器指令序列中每條指令的微程序設(shè)計(jì)(選其中之一)，達(dá)到能夠程單步運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)?zāi)康木C合運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)原理和匯編知識，結(jié)合前面5個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。設(shè)計(jì)微程序?qū)崿F(xiàn)題目規(guī)定的指令。現(xiàn)在是24頁\一共有37頁\編輯于星期二1. MOV R0，IMM MOV R1，10H ADD R0，R1 JCZ L1 ；相對尋址

MOV 11H，R0L1:HLT 0703102

現(xiàn)在是25頁\一共有37頁\編輯于星期二2. MOV R1，12H MOV [10H]，R1 CLR R1 ADD R1，@[10H] INC [10H] ADD R1，@[10H] HLT 0703104

3. MOV R2，IMM SUB R2，11H RLC R2 MOV @[20H]，R2 HLT

0703101現(xiàn)在是26頁\一共有37頁\編輯于星期二

MOV R0，#0 MOV R2，#20H MOV R1，#0FBHL5: ADD R0，[R2]+8 ；變址尋址

INC R2 INC R1 JCZ L6 ；相對尋址

JMP L5 ；直接尋址L6: HLT 07031034.求28H為起始地址連續(xù)5個存儲單元中的內(nèi)容的和，結(jié)果在R0中（要求5個數(shù)的和不大于255）。現(xiàn)在是27頁\一共有37頁\編輯于星期二

IN R0，SW IN R1，SW ADD R0，R1 JCZ L7 ；相對尋址

MOV R2，#0FFH JMP L8 ；直接尋址L7: MOV R2，#0L8: OUT R0 HLT 0703105

5.從開關(guān)輸入2個數(shù)求和，結(jié)果在緩沖輸出顯示，和大于255在R2中計(jì)作“0FFH”，否則計(jì)作“0”?，F(xiàn)在是28頁\一共有37頁\編輯于星期二

CLR R2 MOV R1，20H MOV [10H]，R1 MOV R1，@[10H] CMP R1，#80H ；比較

JCZ L4 ；相對尋址

MOV R2，#0FFHL4: HLT 07031066.測試20H單元中的數(shù)據(jù)，如果為≥80H，將FF寫入R2中；如果＜80h，將00寫入R2中?，F(xiàn)在是29頁\一共有37頁\編輯于星期二

7.雙字節(jié)加法：數(shù)據(jù)自定，和在R2，R1，R0中。

MOV R2，#0 MOV R0，#data1L MOV R1，#data1H ADD R0，#data2L ADC R1，#data2H ADC R2，#0 HLT 0703107現(xiàn)在是30頁\一共有37頁\編輯于星期二8.將R0中壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換為ASCII碼，結(jié)果存放在R1，R0中。

MOV R1，R0 AND R0，#0FH ADD R0，#30H AND R1，#0F0H ROR R1 ；循環(huán)右移一位

ROR R1 ROR R1 ROR R1 ADD R1，30H HLT

0703301現(xiàn)在是31頁\一共有37頁\編輯于星期二9. MOV SP,#0FFH; IN R2,SW; PUSH R2; IN R2,SW; OUT R2; PULL R2; OUT R2; HLT;現(xiàn)在是32頁\一共有37頁\編輯于星期二10. MOV SP,#0FFH IN R1，SW CALL A1 OUT R1，LED HLT A1: COM R1 RET

0736111現(xiàn)在是33頁\一共有37頁\編輯于星期二11.將R0中的壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，結(jié)果在R1,R0中。

MOV R1，R0

ANDR0，#0FH

ANDR1，#0F0