乘法器计组课程设计

1、计算机组成原理课程设计报告班级：计算机/物联网1504 班 : 杰铭 学号：20154530完成时间：2018.1.1一、课程设计目的1 .在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程 序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；2 .通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机 系统的概念；3 .培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。二、课程设计的任务针对COP2000验仪，从详细了解该模型机的指令 /微指令系统入手，以实现乘法和除 法运算功能为应用目标， 在COP200的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写

2、对应的 微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。三、课程设计使用的设备（环境）1 .硬件COP200攸验仪 PC机 2.软件COP200昉真软件四、课程设计的具体容（步骤）2 .详细了解并掌握 COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现 该模型机指令系统的特点：该模型机指令系统的操作码由8位机器码组成，前 6位机器码用于区分操作类型，后2位机器码是在操作中涉及通用寄存器时提供通用寄存器的寻址。进位跳车t指令JC要求倒数第3、4位为00零跳转指令JZ要求倒数第3、4位为01无条件跳转指令 JMP要求倒数第3、4位为11该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明

3、等）：该模型机的微指令寄存器地址为00H-0FFH,共256*30位，每条微指令的控制字段部分有30位，控制方式采用的是直接控制而非编码控制，即一位对应一个逻辑开关的状 态。可惜的是，此微指令无跳转方式和下指字段，因而仅通过微指令无法在微指令寄存器中跳转，即在一条机器指令所对应的微程序中，只有顺序执行操作。原系统中每条机器指令最多四个周期(当然不是必须的，可以通过机器指令的机器码的设置使一个机器指令包含更多微指令)，即此模型机中每个微程序最多四条微指令，多余的空位则浮空处理。3 .计算机中实现乘法和除法的原理(1)无符号乘法算法流程图：乘法采用移位相加的操作来完成，由于位数限制，无溢出可能因为

4、积德长度限定在 8位以，由于需要储存中间结果及初始被乘数的指，乘数还需要 在过程中进行移位，即两个寄存器无法完成此工作。输入乘数，被乘数Y将A存入R0,即为最终结果由上可知，完成乘法操作需要存取操作数，移位操作，测试标志位跳转，加法操作,同时为了调用加法程序，还需要子程序调用及返回操作。硬件原理框图：寄存器A与R0,R3,EM通信寄存器W与R2,EM通信 通用寄存器组 R0,R1,R2与EM皆可通信(2)无符号除法算法流程图：使用余数恢复法。 先用减测试进行测试若够减，则进行减法操作， 不够减直接进行移位操作。输入除数，被除数将除数取至R0,被除数取至R1商R2初始化为0,次数R3初始化为5被

5、除数是否为0?Y硬件原理框图:3.对应于以上算法如何分配使用COP2000验仪中的硬件（初步分配，设计完成后再将准确的使用情况填写在此处）ST:减测试SUBT位测试TEST时需使用AW运算时使用L/D/R : ROR/ROL寸使用乘法R0:乘数R1:被乘数R2:中间结果/乘积除法R0:除数R1:被除数/余数R2:商R3:除法次数4.在COP200跺成开发环境下设计全新的指令 /微指令系统设计结果如表所示（可按需要增删表项）（1） 新的指令集（如果针对乘除法设计了两个不同指令集要分别列表）助记符机器码1机器码2指令说明ROR对A寄存器的右移操作，不改变标志位ROL对A寄存器的左移操作，不改变标志

6、位SUBT A,#II减测试，将A减去#II改变标志位，但不改变A值TEST A,#II位测试，用A与II相与，但不改变A值MOV R?, #II将立即数II送入R?MOV A, #II将立即数II送入A?MOV A,R?将寄存器R?的值取到A中MOV R?,A将寄存器A的值放到R?中ADD A,R?A与RW目加，结果存入 A中SUB A,R?A与RW目减，结果存入 A中JMP MM跳转到MMk注的位置JZ MM根据零标志跳转到MMMJC MM根据进位标志跳转到 MMMPUSH A将A压栈POP A将A弹栈LOOP MM当寄存器R3的值不为0时，跳转至 MM（2） 新的微指令集的七用我总

7、71;L幼蚓TA史址勒巴名尊鹏库已控制FC无ooKE9:1短玲瞥寄三murcffWAKuttj京Fsn山北淬交淳空用苴M03nrm较浮空审苴103FTUFF羟漳空审此的04EFFTFF寂.方/ 孑=Kftuth嘈Q5FTFyP?薛三空ToeFTFTFT胃浮空喻1h盟oFmm潸浮空喻比r加¥X tUT1C7IJF7寄存却梃的+iTO yE"FF指看寄注器TE"输出由注写入*iQ备HkPT.短潭交印州11Unmr衽泮空<1如11L?71QCfitfp?克百翱自即荀万勘浮空*1TOu>CBJWf糜飞辐JKFC瓶出耿*iUInifFf浑生浮空*1OF.隹潭空-

8、1心的,4rtri10C7TVF目二榻后E寄存超芳nmrcnKE?FF:1短比希出SA412HFTEF滓空淳空M13myFF较停空15跖xri14FTJ33FHJT宜通喜春再酬浮交1mIEoryFF;短后W奇4富TKF嘴出写入+a1曲FTk而程司nFTJ7FF薜漳平Mil丸即T2isVSI7ZSbFiiSffir茄春枷海空rT1wFJJiK。,曲国寄存器工标志金匚，工浮空例TOnE"FF指寄存图币F端出中社写人tl贴用他il通程序博都;出幽制土1白器舟反控制SUBar1 IZIXE，F血哥与雷值酊要存融出*111Ll)rymjAL.直通百#墨k灯志0匚.I值这支1TO13CBFFTF

9、寿工指专寄铀1uF帮出岫M人*1L?TFFEPT考主*1JtllRII20FFFEUTAL值再寄存暑区瑞也帝卓位石格*1ZLC3FFTI港至指令寄停器及端出人班写入H混FFFFTF济主峥£3TFFFTF浮空礴由*1KOL7124nmjTALH假青存等*通什，而曲谊移n70£5CSFHT浮空ism小与m邛F帝出布出身入H第：fi£眦*1STTIFFTT:拄喻it*15W九R?14ra口瞪了酊万百通场存器算:S.1113rrF7iisaiar于存视会*412*FJFBOIAU自通寄福k卜芾E. 2蟀蝴豆*1IL:.f/mr即翘打卦：茶行器人泮空端出*1pm2tCSFF

10、TT-5i脂3空定襄TK甫比阖比写入*1EnFFTF:妊皿-123ryrerr浮亘Atiitt42FfJFHI浮空喝生*1TISIJJJ14J jfJEFf革七蜻学第1助独*11331irrmF存贮塞值EM事存器丫F喘出用出+1H7232TFFES3寄存器号标志也三与在宣*1713317g揖片才用的素存器4*1IDTOCJ10第CJFfFF浮空的君3?在彳邛端出串出身入H35rrmr济交出比*13SrTFWT浮空:翰L*1其中减测试与位测试均占用 5个节拍5 .用设计完成的新指令集编写实现无符号二进制乘法、除法功能的汇编语言程序(1)乘法4位乘法的算法流程图与汇编语言程序清单：输入乘数，被乘数

11、Y将A存入R0,即为最终结果将乘数放在R0,被乘数放在R1中MOV R0,#04H ;乘数MOV R1,#0AH ;被乘数MUL:MOV R2,A ;将中间结果暂存入 R2保护MOV A,R1 ;得到被乘数TEST A,#0FH ;被乘数为 0?JZ END; 为0结束TEST A,#01H ; 被乘数末位为 0?ROR ； 右移，不产生标志MOV R1,A ; 将被乘数保存MOV A,R2 ; 得到乘数JZ MUL1 ;此处为TESTA,#01H的判断结果ADD A,R0 ; 末位不为0,则加上乘数MUL1: ROL ;中间结果左移JMP MUL ;循环END ENDS(2)除法4位除法的算

12、法流程图与汇编语言程序清单: 采用余数恢复法输入除数，被除数将除数取至R0,被除数取至R1商R刎始化为0,次数R淑始化为5被除数是否为0?Y*除法溢出NMOV R0,#08H ;除数MOV R1,#36H ;余数/被除数MOV R2,#00H ;商MOV R3,#05H ; 移位次数MOV A,R1 ；判断被除数是否为 0TEST A,#0FFHJZ OVERF为 0 则跳转至除法中断。置除数、商为SUB A,R0JC ENDS; 不够除MOV A,R0 ; 将除数移位对阶ROLROLROLROL ; 在这里看似使用 4 次移位麻烦， 但若使用循环， 来回挪动操作数MOVR0,A ; 将更加麻

13、烦MOV A,R1 ;看首位够不够减，若够减，商应大于4 位，除法溢出，置除数商为SUBT A,R0 ;0FFHJC DIVJMP OVERDIV:MOV A,R1SUBT A,R0 ; 测试是否够减JC DIV1SUB A,R0 ; 够减则用被除数减去除数MOV R1,AMOV A,#1H; 这里使用简单减法将标志位清0，取消对移位的干扰SUB A,#0HMOV A,R0 ; 将除数右移RORMOV R0,AMOV A,R2ROL;将商左移，够减时商为1ADD A,#01HMOV R2,AMOV A,R3减少技术次数SUB A,#01H;MOV R3,AJZ ENDSJMP DIVDIV1:

14、; 不够减的情况，直接将除数右移MOV R1,AMOV A,#1HSUB A,#0HMOV A,R0RORMOV R0,AMOV A,R2ROLMOV R2,A ; 将商左移，不够减时商为 0MOV A,R3减少计数次数SUBA,#01HMOV R3,A JZ ENDS JMP DIV OVERF: MOV R1,#0 MOV R2,#0 JMP ENDS OVER: MOV R1,#0FFH MOV R2,#0FFH JMP ENDSNOP6 .上述程序的运行情况（跟踪结果） 按下表填写描述以上各程序运行情况的容。按每个程序一表进行。程序运行的过程乘法指令的运行过程，截取前几个循环（10*1

15、0的乘法）勘汜在任总制劫1湖1导断据包为周鲁、地址也出;克著格便空刮!£joo jrrcHmEctrrf w由专寄存售工FFC陋雌与显3TL10C7TMF般抵信DI壬存器曾田旭kKX*1m11CEim 转常汾寄存器庄百姓SA.%MV 1就具TL10C7T1yF存占者信m寻存器贽FCg:TO1JCBFfFF倬空七年Sf忏器这H：拙得比*-1M JRD1-AIL如WJJ直哂子在器业洋生%比*1io螃CBfriF :;羟造£畜白笑邛.«一融和比歌+4D6 BDV 丸 *LTLIX灯""群在耨值E?寄存罂工*鼎涵*1TODCEFT7F ：修造金寄存器二

16、E端出歌a TEST 丸 TOTT4307FET3F KLL,直图泪靖带£依*鹏 4HKtbtUT331CTFrEF存心注值印寄存骞T苒处Kiiitun1232FFFI93 WLfi-fi寄存去.*标志fil匚WW容与在其TL33FPPF57堆柱好等I寄存美.*粹幽卡p? moi m 的TO加CEPFFF +罕交它学存存存工EPC忙痴出写入hOS JR 15TL国我TFFF存W曾古以奇停器无PC忙城出r联TO用CEFfTF ?铉辔寄存器4F匚忙：由比写入rA TE57 % WJJ4其JEEFF 3直逋期埼仃器皿端出*117331EE存肥器信E寄用器丫F呢龊*1H7?327F"

17、;93 WJlg fi寄存霜k标志应匚7与运耳*4Tt33用”钎喈桂斯夺1寄存器*痛州*1iB _FA7CHTO34ITFTFF 转市今寄存若开党喟亏人C雌TL307HTB7皿有牌寄存渤冷病尚*iTO21CEFFFF 潜3寸MXF存若巧晡匕墟出写人Fp KDV tl, An邛PK9F皿苜由ST存器M?浮空塌出】后CESFFF，包赧李小R州忙入g写人*1DE HDV 4 验IL.«X加F寄厅含馀。京停也浮交点比*1TOcmEE，'隹相3寄存智下下忙喻1;助记存触北剧i,.出察洋2StS第|加厚打入 寄存以|地址粉土 总空一&算署 g1哆位控制1怔1oe mv 此般T1o

18、cHP7T?K03CBFFTP>55?聆柔?XILrc*由士M入*1DI JZ12II54C6ETTT吊U喘值3£寄存和CFC*厢士1二八.IC65csmr浮空:黔SF忏羔止FC铜土医U写入112 XDLIIZ4“ "A rALJ上移寄存出污空*U帚送位左移11UZ5amr>5±晶寄存给止忙4此写入113 JWF04Ti5CC6FFTF有Q曝值理寄存器曰F*1写入TO59CBFFTF洋支指令寄存若底FC输出*耿1% MOVF2,ATI14r?FK»rALTfijJ寄存器P姿1TC15C3FFTF浮至聆薪?2SIETCjgffi俄匕M入1工HD

19、VNKITIOCF7F7JT寄存三倍如寄存器A浮空成匕1IC03cssrrr洋主ISFffSSu卜曲sASto写入16 T0tOF1439"2F9FALJgjS维枝SFH翳门污空人和1T33!C7FFTF在。阂直，寄存指"忙哙11T212TPFF93Al.Jgii寄存器上标当位匚2洋空力运暮1TI33T7FF5?棺，辐存老K寄存物与空逐此，107 rovA,30TC34CBETTF岑不彳聆寄1?22rtFOftF曲七写入*1C6 TL16TI84C6FCTF在n七伯弟常存若H：PC输士成叱1SXTO65CBPFTF浑空:舲SHfS5正FC眦小匕写入1OA TK57八toi1

20、4却rrmrALJgjS流枝手（7器si污空国士1T331C7FFT7伙谡值，寄瞪诈1T232Ai r§8寄仔器A标/位C；5运转1T133恰过奇存君K寄存布前七1_FA7CI(TC34CBITTF考主:聆寄7?XUTcvga局化写入CC XOETI2DnmirMJ7淞7?»A存至由士帝记俗石稔1TO21CB?ttF浮空TSFfrSSupc«j£g舄入18 JWVRbII14r/rarAL悔空岫士11助2石状花面世址011 it)r Kl. A711410lb(JI MJV 2 fc271CC70CDOf JL 1271乂TO5511k Ffl72167

21、119701A12L7124702513 JNT 0471EC70%04 ynv K2 A7114701505 W)V h RI7tOC70CD06 FEST A，HOP743073337Z3271330T WV R3703408 J7.1571547055OA TEST L *1：743073317232ct”ff raryFF M而 FPW9F C7F7EFm39fALl自通守自黜？忸空漏出H浮空tSFffSSu1C端出用出写入HW”百行三值却51725a浮空嫌出HKHFF:尤睹金寄存着正*他力出写入MM"F的澧值四守春瞿FCF讪端出M写入arm岸工指令寄存法IErc就出城出与入

22、HFTLEF寄存名值R?寄存净3至城出*1?rrzxAIX自通寄存落A XfiZC.Z污空g苴*1,羟，酊寄存2511EC输出Mfi出写入*1?Pf?D/AUI左移本什粉浮空瀛出学立立£修UCBfJFF浮空;粉SF在器止卜嗡出塌出写入H:erjyF的厚值四寄存器HEC椒fc端出1写入TTJFF年支有令我署立FU制麻出写入H开 F?3FHIT直通寄存器门浮空嘛出HCBT?FF:注指令寄存若TTF咖出有出写&FT"F7寄存台值*寄存制当至惭出H)F?FF轨彳聆寄l?25nFC就麻出5X4FPE/WALlSiffi雄柱亦行善si浮空商出iWiSfSa亩行融EC芾出闹出HM

23、l直通寄17器共标志位C,N污空污空田03”“57雄桂奇7/S：转懒嚏值四 看SrffS*指令帘7署什 前7器斤脂G寄存2JTTiH193MK直通印尸三信四心自谕寄存25A哨比 达M瑞* 淳生IC箭出sr仲器a标志位c,2泣空弓运算>1啮出*1烯出 Mfi工 邈 麻出写入r| 1H写入H写入H府出后运H除法运行结果（54/8 ） 一个循环状)碘址僧程序料花捕出期m|川北端出1SX3掂住部出DOTOIHJCBETFF捍空1晶苗寿者厘懈出与入+1DO m M MBTi10C7FEFF存端沮w李存翳H嗡出*+1ranCBFFTF燃空:枭方存西£懈比写入+1D£ HIM Hh

24、 由3E"rii£l仃在FF存贮再信比手并瓢丫摘出制TOnCBFFFI蜂空蜀比写A.KM HUV HZ.书口口Tl10C7FEFF存更暑信皿寄件器U嗡出*J-1ran浑生第寄行却区嗡比写入-HDS MW E3.书口5ri10匚 FFEFF彼暑g寄存器H嗡出*J.1TOnEBJTJy洋生:普奈开罟1艮喻比写入41D5 HIW 为 ElTlDCFTJTTf升存器修E?寄存恐嗡出*JTDUU匚EE/洋空:粉奈开焦1E喻比与入09 TE7 4 ttFfTl30FTHOTJ皿良通城住寄杼啬工二嗡出-*T331EryqpiJ台肥器信B1寄开舒嘴出-*TZ衣打通3心唱通寄行,£

25、匚/与运糅-*ri衣!FT?ff5；r堆伏室疗器立寄开率嘴出-*0A UWZF FFmX口？浮空皴奇17需工E蝴出与人nW JZ 世ri54esmj存E：等值H奇灯需FC嘴出可马7TOW门加下浮金手皴手17器邛嘴出M入ng mv 儿和TlK寄汴器信片新泰蝴出*4380河77右指令前7镉邛嫌出导入呢皿TlF7?OT新器人蝴出常道位左祥*1TOFfiRmr治指W寄召器印嫌出写入*'IF W.TlF，网FD，田庄静寄讦粉蝴出常道位左移*1mnFTT治指号朝者门蝴出写人*ICTl74FT 网FD寄将蝴出常道仁左移*JTO*Mmr浮空由日帝?嚣小蝴出工人*i11Tl74FT?FDL皿庄等新和%出

26、常道仁左移*jl_|助记於W5闻也il也坦庠|若需品出1刎B打入如岬吐运算堂移侬部的m|12 MT，xo.Ari14trneaALH互通寄存型。喻巴1TO15二 N7FT注指W寄存四IRr布出喻巴身人113£1riOCFT77F7寄存W值3?空存的由已1TO03：B?n浮空i的寄存却RP指出由已与人*114 mrA.MlM28ALV自通雄柱SF存冬T嗡匕t3Z9“7血奋存军值?有打净啕匕1rz2JIF"初AL咱通寄存这攵京志也C总运算1ri23Fjy?57垃娟在雪匕寺行守礴匕114 SU3TTTK<>nTO ri比RA二BF近源空CS KJ博元器IR arzrr

27、?案出喻匕 白领3写入1eiJU JUwu11TOuU5tur. rr"BT？FT仔”Q旧方海工哥仔存e指日寄存骞IRr而5P本出J啕匕T1 写入与人12D即期.AT114FF733FALU自通寄存3r府已1TO15：B?FT再空i聆寄寿落irP书出由出写入12Z !»<AMHT1G8c?nr?存呻值现筋永F格出睛纪11TO09*FJ停空i 聆 SH?¥iRP市出喻之写入130 SV3Ktoorz克cry?Ej存值被与行割P市出礴二11n33F"券】AL咱通奇T7詈公归志位工用谢1TO31B'TFT与空标者IR盛出味仁写入132 WVKin

28、nOCFF77F7寄存器值重哥存好啕廿1TCOD飞“FT:近拓日寄存者邛P球出喻？写入1|33 onT120FF77P7AL1FH 帮寄存m4嗡出奇遇位石*1TO21：B?FF横生i的哥存苫irP市出府出写入134 M)<KD.AnH”通FALU自诵rm和厮二1TD16:trm滞;；t 聆 sm55iRP用出嗡二写入135 WrA£2nOCUJHfl奇7匿值外奇方割嘀二1TOOD浮空1鲍奇仃若小高出嘀二写入136 NH.n24F”FF；阿1庞移奇行杂滋受遂位左移”1助i味w&慌地址偿珪序忸周缸t网指打入1g钻：运H笆伸回好回.区1TO然二 B“FF浮空将3等行着IR7案

29、出1|37 MOV就人ri14F"的FALVgjS奇存第H啕二1TO15二成听泽W指£寄存者IRrcflUU啕出写入136 WT，K B3nOCFF77F7寄存XiS中寄存型指上1TO03：B?n冷主粉寄存却Rp南出阐匕写入139 SV3h *0112XC7?Ef存型2值ai寄存金E出阖匕11T133FF侬1ALV自涧药春答A归志位工MdTO31二 B"FF浮空1豁存行着KEfi出嘛出写入133 MJZK3, kriJ4F"跑FALU gif奇存器匕啕二1TO15打 TFT:拄;粉朝蓍IR噱匚写入13C JZ44n54“TFT存9芯值用年奇君"噱匚1月入TO55飞叼叶海空指W哥存骞IR啕出写入13E JTF(3T15C一行不T存肥岩值前寄存那嘲出1弓人TO53：B?FT毒至f舲寄存落IRA«irt写入1|3 MPA. BlnOCFF77F7哥存己值M?寄存喻出1TO03浮空t聆而出Rp用出嗡二写入1|4 svsrA.如门28FFZ?JfALU自诵雄柱的修嗡=1T329F"皿奇存器值*与17舒幅仁1T22 AALVaJS一行成谢1nnF