JUC2模型机的微程序设计 计算机组成原理课设

1、江苏大学计算机学院2022年3月计算机组成原理课程设计报告JUC2模型机的微程序设计姓名 学号 专业 指导教师 江苏大学计算机学院 2015年 6月 30日11 熟悉微程序的设计和调试方法1.1 目标要求(1)掌握微程序的设计方法(2)熟悉利用调试软件运行、调试微程序的方法1.2 微程序设计1.2.1 取指令的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F900020080001100020000001PCoe, ARce00100069002000012110002ARoe, RD, DRce, PCinc002CC00000363000000

2、0003DRoe, IRce00300000404000000002004BM21.2.2 取目的操作数的微程序设计(1) 直接寻址的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F900600000A2800000000502CBM502C20080033100020000033PCoe ,ARce03300069034000012110034ARoe ,RD,DRce,PCinc034C0080035600020000035DRoe,ARce03500061036000012010036ARoe,RD,DRce036D400000764000000

3、0007DRoe,TRce1.2.3 执行阶段的微程序设计(1) INC指令的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F90711A700E50069300000050INC,SVce,PSWce(2)保存运算结果的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F905160030052300003000052Soe,DRce05200052200500001020000ARoe,DRoe,WR(2) JMP指令的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9

4、070A4000200510000001000ARoe,PCce(3) DEC指令的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F90721AB00E5006A300007050DEC, SVce, PSWce1.3 调机程序设计程序 110030:0460;INC 0040H0031:0040;0032:0420; JMP 0030H0033:0030;程序1-20030:04A0;DEC FF02H0031:FF02;0032:0420;JMP 0030H0033:0030;1.5小结今天是课设第一天，在开始之前，老师对大致的过程做了一些讲解。主

5、要通过本次上机试验， 是要适应一下实验室的环境，软件环境。为以后的课设做准备。然后开始做的时候，有一些困难，不过过了一段时间，大约能够熟悉了，条理比较清晰。做出INC的时候感觉很兴奋，期待着第二天的课设。运行调试记录表学号_ 姓名_操作/说明微地址微指令运行结果及分析2 双操作数指令的设计与调试2.1 目标要求(1)完成双操作数指令的微程序设计与调试(2)完成取原操作数和取目的操作数的微程序设计与调试2.2 微程序设计2.2.1 取指令的微程序设计（略，同1.2.1）2.2.2 取源操作数（见附录流程图）(1) 立即寻址的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4

6、F5F6F7F8F900400000A08000000000008BM500B20080012100020000012PCoe ,ARce01200069016000012110016ARoe ,RD,DRce,PCinc016D0000006640000000006DRoe,TRce(2) 直接寻址的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F900C20080013100020000013PCoe ,ARce01300069014000012110014ARoe ,RD,DRce,PCinc014C0080015600020000015DRoe

7、,ARce01500061016000012010016ARoe,RD,DRce016D0000006640000000006DRoe,TRce2.2.3 取目的操作数（见附录流程图）(1)立即寻址微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F900600000A28000000000028BM502B00000007000000000007BM0 (2)直接寻址微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F900600000A28000000000028BM502C20080033100020000033PCoe ,

8、ARce03300069034000012110034ARoe ,RD,DRce,PCinc034C0080035600020000035DRoe,ARce03500061036000012010036ARoe,RD,DRce036D4000007640000000007DRoe,TRce2.2.4执行阶段的微程序设计(3) MOV指令的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F904194000040450000000040TRoe, Ace04000300E50000300007050SVce(4) ADD指令的微程序设计微地址(H)微指

9、令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F904298700E50461300007050TRoe, ADD, SVce, PSWce (5)SUB指令的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F904498F00E50463300007050TRoe, SUB, SVce, PSWce(6)ADDC指令的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F904398B00E50462300007050TRoe, ADDC, SVce, PSWce2.3 调机程序设计程序

10、210030:1620;MOV #0101, 0040H0031:0101;0032:0040; 程序 220030:1620;MOV #0101, 0040H0031:0101;0032:0040; 0033:4620;SUB #FFFF, 0040H0034:FFFF;0035:0040;程序 230030:2820;ADD 0043H, 0041H0031:0043;0032:0041; 0033:3820;ADDC 0042H, 0040H0034:0042;0035:0040;测试数据0040:0001;0041:0111;0042:0000;0043:0001;2.5总结第二天我们

11、要完成双操作数的微程序设计，刚开始老师说选一条指令来完成，当时没明白老师的意思，结果我选了其中的一个立即寻址来做，做到取目的操作数的时候，微地址直接回到了。经过询问发现，应该先把所有的微地址都写下来，然后输入汇编指令的时候在慢慢执行。运行调试记录表学号_ 姓名_操作/说明微地址微指令运行结果及分析3 条件转移指令的设计与调试3.1 目的要求(1) 为CPU扩充转移指令(2) 完成转移指令的微程序设计与调试3.2 微程序设计3.2.1 取指令的微程序设计（略，同1.2.1）3.2.2 取源操作数(1) 相对寻址微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9

12、00F2008001D10002000001DPCoe ,ARce01D0006901E00001211001EARoe ,RD,DRce,PCinc01ED400001F65000000001FDRoe,Ace01F20700020101300000020PCoe,ADD,SVce02060080015300020000016Soe,ARce016D0000006640000000006DRoe,TRce3.2.3 取目的操作数(1) 相对寻址微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F902F2008003D10002000003DPCoe, ARc

13、e03D0006903E00001211003EARoe,RD,DRce,PCinc03ED400003F65000000003FDRoe, Ace03F20700032101300000032PCoe,ADD ,SVce03260080035300020000035Soe,ARce03500061036000012010036ARoe,RD,DRce,036D4000007650000000007DRoe, Ace3.2.4 执行阶段的微程序设计(1) CMP指令的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F904998C0020046300

14、0001000TRoe, SUB, PSWce(2) JC指令的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F906800000626000000003026NOP(3) HALT指令的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F905800000058000000000058(4) JNZ指令的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F906D00000626000000003026NOP(5) TEST指令的微程序设计微地址(H)微指令(H)

15、微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F904A99400200465000001000TRoe, AND, SVce,3.3 调机程序设计程序3-10030H:1601;MOV #0002, R10031H:0002;0032H:9601;CMP #0001, R10033H:0001;0034H:0220;JC 0040H0035H:0040;0036H:1620;MOV #0001H, FF01H0037H:0001;0038H:FF01;0039H:0000;HALT0040H:1620;MOV #0080H, FF01H0041H:0080;0042H:FF01;

16、0043H:0000;HALT程序3-2 只注明与程序3-1不同的主存单元0032H:A601;TEST #000F, R10033H:000F;0034H:0360;JNZ 0040H0035H:0040;程序3-30030H:0460;INC FF02H0031H:FF02;0032H:0001;NOP0033H:0460;INC 0028H0034H:0028;0035H:9620;CMP #FFFF, 0028H0036H:FFFF;0037H:0028;0038H:0220;JC 0040H0039H:0040;003AH:0420;JMP 0032H003BH:0032;0040H

17、:0420;JMP 0030H0041H:0030;程序3-40030H:1800;MOV 0028H, R00031H:0028;0032H:1428;MOV (R0)+, (0029H)0033H:0029;0034H:9600;CMP #0109, R00035H:0109;0036H:0220;JC 0040H0037H:0040;0038H:0460;INC 0029H0039H:0029;003AH:0420;JMP 0032H003BH:0032;0040H:0000;HALT测试数据0100H0108H：111122223333444455556666777788883.5总结

18、第三天开始时先将第二天遗留的最后一题完成，然后就开始编写条件转移指令相关的微程序。运行调试记录表学号_ 姓名_操作/说明微地址微指令运行结果及分析4 移位指令的设计与调试4.1 目的要求(1) 为CPU扩充移位指令(2) 完成移位指令的微程序设计与调试4.2 微程序设计4.2.1 取指令的微程序设计（略，同1.2.1）4.2.2 取源操作数、目的操作数的微程序设计（见附录流程图）4.2.3 执行阶段的微程序设计(1) SHR的微程序设计(SAR, ROR, RCR与此指令类似，只有入口地址不同)微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F90631810

19、0E50060100007050SRce, PSWce(2) ROL的微程序设计(SHL, RCL与此指令类似，只有入口地址不同)微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F906418200E50060200007050SLce, PSWce4.3调机程序设计程序4-10030： 1600； MOV #0001,R0;0031: 0001;0032: 00C0; SHR, R0;0033: 0238; JC FFFDH;0034: FFFD;程序4-20030： 1601；MOV #0505，R1;0031： 0505;0032： A601; TEST

20、 #0001，R1; 0033： 0001;0034： 0338; JZ 0003;0035： 0003;0036： 0101; ROL,R1;0037： 0420; JMP 0032H;0038： 0032;程序4-30030： 1600； MOV #0001，R0;0031; 0001;0032: 1060; MOV ,R0,FF01H;0033: FF01;0034 0100; ROL R00035 9600; CMP #0100,R00036 00800037 0320 JZ 0030H0038 00300039 0420 JMP 00324.5总结觉得这个CPU移位指令比较困难，然后

21、请教了很多人，大致的也理解了很多。运行调试记录表学号_ 姓名_操作/说明微地址微指令运行结果及分析5 堆栈相关指令的设计与调试5.1 目的要求(1) 为CPU扩充PUSH、POP、CALL、RET指令(2) 完成微程序设计5.2 微程序设计(1) PUSH的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F90780300009B00030000009BSVce09B6003009C30000300009CSoe,DRce09C0030008675000000009DSPoe,Ace09D6003008700A30000009EDEC,SVce09E

22、00052200370020000052Soe,ARce,SPce(2) POP的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F907900300090000300000091SVce09060030091540000000090ARoe, TRce091F4000092700020000092SPoe, ARce09202700093009300000093INC,SVce0937C080052370020000052Soe, ARce,SPce(3) CALL的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F

23、6F7F8F907AF400007B75000000007BSPoe, Ace07BB2B0007C54A30000007CDEC, SV, ARoe, TRce07C7C08007D37002000007DSoe, ARce, SPce07D2003007F10000300007EPCoe, DRce07E84052000410011020000ARoe, DRoe, WR, TRoe, PCce(4) RET的微程序设计微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F905AF40800A07500200070A0SPoe, ARce,Ace0A0000

24、610A10000120100A1ARoe, RD, DRce0A1C40000A26100000000A2DRoe, PCce0A2027000A30093000000A3INC,SVce0A37C000000370000000000Soe,SPce5.3 调机程序设计程序5-10030H：0460;INC 0040H0031H:0040;0032H:06A0;CALL 0048H0033H:0048;0034H:0000;HALT0048H:0460;INC 0041H0049H:0041;004AH:0002;RET程序5-20030H：1800;MOV 0048H, R00031H:0

25、048;0032H:06A0;CALL 0040H0033H:0040;0034H:1020;MOV R0, 0049H0035H:0049;0036H:0000;HALT0040H:1001;MOV R0, R10041H-0043H:0080;SHL R00044H:0081;SHL R10045H:2040;ADD R1, R00046H:0002; RET5.5总结通过本次上机实验，完成了CPU的PUSH，POP，CALL，EET指令的扩充，并完成了微程序设计。通过很长时间的研究，把压栈和出栈搞明白了。运行调试记录表学号_ 姓名_操作/说明微地址微指令运行结果及分析6 中断系统的设计与

26、调试6.1 设计目标完成整个中断过程各个环节的设计6.2 设计任务6.2.1 编写中断隐指令的微程序（1）中断隐指令的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段(H)微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9080F400008175C000000081SPoe,Ace08122B3008210A303000082DEC,SVce,PCoe,DRce08274080083550050000083Soe,ARce,Ace08300052084000011020084ARoe,WR,DRoe08402B3308500A303030085DEC,SVce,PSWoe,DRce08500052086370020000086Soe,ARce,SPce,08600052087000011020087ARoe,DRoe,WR08700027088000002070088INTA,DRce088C0080089600020000089DRoe,ARce0890006108A00001201008AARoe,RD,DRce,08AC4006000610000060000D