计算机组成原理课程设计江苏大学

计算机组成原理课程设计报告专业名称：网络工程班级学号：

31学生姓名：

张 杰指导教师：

胡广亮设计时间：2013

年

6

月

24

日—2013

年

7

月

2

日一、设计目标1、掌握微程序的设计方法2、熟悉利用调试软件运行、调试微程序的方法二、操作提示1、连接实验设备注意：请在断电状态下连接调试电缆。2、下载

FPGA

配置数据从课程网站下载等文件，使用Quartus

II

Programmer

软件将下载到FPGA。3、输入微程序利用调试软件将微程序写入控存，微程序如下。取指令微程序取源操作数为立即数的微程序取目的操作数为寄存器寻址的微程序MOV

指令的微程序（目的数寄存器寻址）4、输入调机程序

MOV

#0001H,

R1机器码，根据指令的编码规则，该指令的编码是：0761

0001。然后利用调试软件将指令码写入主存，地址从主存的

0030H

开始。5、调试微程序。利用调试软件“Step”按钮控制微指令单步执行，执行结果如图

所示例

MOV

指令的单步运行跟踪数据6、分析微程序的执行结果，一般方法如下：首先分析微程序执行流程是否正确，根据前面指令微流程的设计，理论上该指令微程序的执行顺序应该是

001→002→003→004→00B→00F→016→006→018→007→031→02D→02E→000，通过调试软件的执行结果图

可以看出，该指令微程序的微指令次序是正确的。如果执行的微指令次序不正确，那就要分析原因，检查BM

和

NC

设置是否正确、检查

uAR的各个输入信号的值是否正确，如IR、NA

等。然后分析指令的运行结果。理论上本条测试指令执行完后，R1

的值应该是0001。通过调试软件的执行结果图

就需要进一步分析每一条微指令。分析的方法是针对微指令的每一条微命令，查看相应微操作前后相关指令的。图

的微地址为

000B（uAR＝000B）的控存单元所对应的内容为

2008000F，即微指令为

2008000F，所代表的微操作是：PCoe，ARce，即

PC

的内容送

的内容送

AR，理论上的正确结果应该是

AR=0031；通过图

的

000B

单元微指令的执行结果可

的数据由上一条微指令的结果0000→0031,

AR

的数据由上一条微指令的结果0030→0031，说明本条微指令执行结果是正确。从上面的分析可以看出，要想检查运行结果是否正确，关键是要清楚理论上正确的结果是什么。这就要求实验者对指令的微程序流程非常清楚，从而达到了理解计算机内部信息流动过程、掌握计算机工作原理的目的。所以实验者应重视实验数据的分析工作，否则就失去了实验的意义。1、测试内容：立即数寻址、寄存器寻址

#0001H,

R1机器码：内存地址(H)

运行结果：一、设计目标设计并调试取操作数的微程序。二、取操作数微流程取目的操作数流程：格式如下：1、测试内容：间接寻址、寄存器寻址

一、设计目标设计并调试运算指令的微程序。二、双操作数指令微程序入口地址

入口地址（H）

三、双操作数指令执行微程序

PSWce，SV

四、测试程序、数据及运行结果1、测试内容：立即寻址，直接寻址，间接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址测试程序：MOV（0048H）

R1TEST 0048H R1AND #0078H （R0）ADD R1 R0机器码：内存地址(H)00780078

00000820

运行结果：五、设计中遇到的问题及解决办法一、设计目标完成单操作数运算指令

INC、DEC、NOT

和

7

条移位指令微程序的设计。二、单操作数运算和移位指令微程序入口地址

SAR

三、单操作数运算和移位指令微程序的设计

微地址(H)09209409609809A09C09E

微指令(H)SARSHLSHRROLRORRCLRCR

微命令1810

006F1820

006F1810

006F1820

006F1810

006F1820

006F1810

006F

BM

NA06F06F06F06F06F06F06F

注释0A40A80AC070071072

1A70006F1AB0006F19F0006F00052000

INC,

PSWce,

SVDEC,

PSWce,

SVNOT,

PSWce

,SVSoe,

GRSceSoe,

DRceDRoe’,

ARoe’,

WR

000000

06F06F06F000072000

INCDECNOT存入寄存器存入

dr存入贮存四、测试程序、数据及运行结果1.测试内容：间接寻址测试程序：SHL

（0010）H机器码：内存地址(H)0030

0059

0010

微指令的执行次序为：

001

—>002

—>003

—>006

—01B

—>01F

—>022—>023—>024—>025—>026—>007—>62—>02F，参照取指令、取操作数和SHL

指令执行微流程分析，所执行的微指令的次序是正确的。测试内容：相对寻址测试程序：

DEC (0001)机器码：内存地址(H)0030

0258

0001

运行结果及分析：一、设计目标完成

CALL、RET、PUSH、POP

和

9

条转移指令的微程序的设计。二、PUSH、POP、CALL、RET

指令微程序的设计PUSH

F40000C1

02B000C2

DEC，SV

00

0C1

0C2

7C0800C3

0

0C3

POP

000052000

000

0

B00000C9F40800CA027610CB800800CC7C052000

ARoe'，RD，DRce'，INC，SV

00000

0C90CA0CB0CC000

SP

CALL

0D00D10D20D30D4

F40000D1B2B000D27C0800D3200300D4

DEC，SV，ARoe，TRce

00000

0D10D20D30D4000

RET

F408003D0276103F

INC，SV，ARoe'，RD，DRce'

00

03D

03F

C4000040

7C000000

00

040

000

三、测试程序、数据及运行结果1、测试内容：直接寻址测试程序：CALL

000AH机器码：内存地址(H)0030

000AH运行结果及分析：首先，微指令的执行次序为：

001

—>002

—>003

—>006

—01B

—>01F取指令、取操作数和

CALL

指令执行微流程分析，所执行的微指令的次序是正确的。2、测试内容：相对寻址测试程序：JMP

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