《计算机系统综合设计》计算机系统课程设计m.ppt

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1、简易计算机的设计,10.2 微程序设计,一、微程序设计思想的产生,利用软件方法（微程序设计技术）来设计硬件 微程序控制的基本思想:把操作控制信号编成所谓的“微指令”，存放到存储器里（控制存储器CM）(ROM，RAM？)当机器运行时，一条又一条地读出这些微指令，从而产生全机所需要的各种操作控制信号,10.2 微程序设计,一、微程序设计思想的产生,完成一条机器指令,微操作命令 1,微操作命令 2,微操作命令 n,10100000,微指令 n,00010010,存储逻辑,一条机器指令对应一个微程序,存入 ROM,机器指令与微指令,程序,机器指令1,机器指令2,机器指令i,机器指令n,.,微指令2,微

2、指令1,微指令i,微指令n,.,.,微程序,微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是_。A每一段机器指令组成的程序由一条微指令来执行 B每一条机器指令由一段微指令组成的微程序解释执行 C每一条机器指令由一条微指令来执行 D每一条微指令由若干条机器指令解释执行,主要内容,一、本次设计要达到的目的1：理解指令到底怎么指挥计算机运行2：指令和微程序的关系二、原理1：实验台相应模块原理2：PLD板三、本次设计主要工作1：简单计算机的构造调试2：课程设计报告,本次设计主要工作,简易计算机的设计,(1)存储器系统包括内存，控存和外存。其中：内存1K字节SRAM 控存1K24bit SRAM 外存1K字节E

3、EPROM 通过实验仪控制台，可对内存，控存和外存进行读写或转存。,地址,地址,(2)CPU八位。运算器：多累加器结构或单累加器多通用寄存器结构。控制器：微操作控制信号发生器采用软(微程序)硬(TTL/PLD)结合的方法实现。,(3)指令系统 自己设计。指令长度：单字节或双字节。操作数寻址方式：直接地址寻址；立即数寻址；寄存器直接寻址；寄存器间接寻址：*PC相对寻址；*间接地址寻址；*寄存器变址寻址。,功能模块,运算器模块 寄存器堆模块 指令部件模块 内存模块 总线缓冲模块 微程序控制模块 启停和时序模块 控制台控制模块,运算器模块,累加器暂存器,累加器,缓冲器,暂存器,累加器判零电路,进位发

4、生线路,寄存器堆模块,指令部件模块,如：直接地址寻址 ll位操作数地址由指令第一字节 低3位和第二字节8位直接给出。LDA addr；(addr)A STA addr；(A)addr,内存模块,总线缓冲模块,微程序控制模块,000H,000H,00876AH,00876AH,启停和时序模块,PLD实验板,ABEL程序,第一部分：IAB10 PIN 45;IAB9PIN 44;IAB8PIN43;IAB7 PIN 42;第二部分*I-PC*CL=!(M14,整个系统连接,PLD板,运算器模块,寄存器堆模块,总线缓冲模块,指令部件模块,内存模块,总线缓冲模块,微程序控制模块,启停和时序模块,简易计

5、算机的设计,确定设计总要求 设计整机逻辑框图 设计指令系统 设计指令执行流程 确定微操作控制信号及其实现方法 设计微指令格式 确定微程序控制方式 编写各指令的微程序 设计实验接线表（修改部分ABEL程序）编写调试程序,1、确定设计总要求,(1)运算器：采用单累加器多寄存器结构(开关KA、KB、KC、KR分别置左、右、右、左)。(2)指令系统：小于等于8条指令，无外设。(3)内存寻址方式：据具体情况自行完善(4)微程序设计微操作信号发生器。,设计整机逻辑框图,单累加器多寄存器多累加器多寄存器,I,3、设计指令系统,1:指令操作数寻址方式及其编码2：设计指令执行流程,1直接地址寻址 ll位操作数地

6、址由指令第一字节 低3位和第二字节8位直接给出。例：LDA addr；(addr)A STA addr；(A)addr,2：指令操作数寻址方式及其编码,LDA 30H,10000 00000 110000,STA 40H,10100 00001 000000,2寄存器直接寻址指令(第一)字节含寄存器选择码，决定选哪个寄存器并对其操作。例：单字节指令ADD A，Ri；(Ri)A,ADD A,R1,000000 01,3立即数寻址,MOV R1,#20H,指令第二字节8位为立即可操作的数据。例：MOV A，#data；dataA,MOV Ri，#data；dataRi,010001 01 0010

7、0000,2：设计指令执行流程,1,2,3,4,5,确定微操作控制信号及其实现方法,设计微指令格式,采用全水平不编码纯控制场的微指令格式。,I,1,2,3,4,5,确定微程序控制方式,1：设计各微程序入口地址的形成方法2：设计控存的顺序控制(即下地址形成)方法。,MDl0MD6 MD5 MD4 MD3 MD2 MDlMDO 接地 I7 I6 I5 I2 5V,00876A,9BAEBC,00876A,控存地址,整个系统连接,PLD板,运算器模块,寄存器堆模块,总线缓冲模块,指令部件模块,内存模块,总线缓冲模块,微程序控制模块,启停和时序模块,ABEL程序,第一部分：IAB10 PIN 45;I

8、AB9PIN 44;IAB8PIN43;IAB7 PIN 42;第二部分*I-PC*CL=!(M14,设计实验接线表,编写调试程序,源程序的编写调试,MOV A 80H;60 80STA 55H;A0 55HALT;FF,MDl0MD6 MD5 MD4 MD3 MD2 MDlMDO 接地 I7 I6 I5 I2 5V,01B:038FFA01C:00876A,02B:00CFFA02C:080EB602D:00876A,03F:008F9E02D:00876A,MOV A,#20HMOV R0,30HADD A,R0STA 40HHALT,6020643000A040FF,00876A,038

9、FFA,00876A,008FFB,00876A,008FFB,00876A,MOV A,#DATA,MOV R0,#DATA,ADD A,R0,STA ADDR,00CFFA,080EB6,00876A,HALT,008F9E,00876A,控制存储器地址？,02B,02C,02F,030,034,035,02B,02C,02D,03F,040,整个系统连接,PLD板,运算器模块,寄存器堆模块,总线缓冲模块,指令部件模块,内存模块,总线缓冲模块,微程序控制模块,启停和时序模块,ABEL程序,第一部分：IAB10 PIN 45;IAB9PIN 44;IAB8PIN43;IAB7 PIN 42;第二部分*I-PC*CL=!(M14,设计实验接线表,MOV A,#20HMOV R0,30HADD A,R0STA 40HHALT,6020643000A040FF,000,002,004,005,007,?几位地址,000,00876A,可改进的地方：接线方法操作码设定,