【正文】 5 模型計算機硬件 ................................................................................. 6 微指令設(shè)計 .......................................................................................... 6 微代碼定義 ................................................................................... 6 微代碼具體設(shè)計 .......................................................................... 7 控制臺解釋微程序 ............................................................................. 8 運行指令流程圖 ................................................................................. 7 第三章 具體設(shè)計過程 ............................................................................................... 9 各個主要基本部件設(shè)計 ............................................................................ 8 算術(shù)邏輯部件（ ALU） ..................................................................... 8 程序計數(shù)器（ PC） ............................................................................ 9 寄存器 ................................................................................................ 10 存儲器 ................................................................................................ 11 模型機頂層框圖設(shè)計 .............................................................................. 11 第四章 程序測試和指令調(diào)試 ................................................................................. 13 波形仿真 ................................................................................................... 13 實驗調(diào)試 ................................................................................................... 13 第五章 設(shè)計總結(jié)與體會 ......................................................................................... 16 參考文獻 ...................................................................................................................... 17 2 前言 計算機誕生以來，計算機還是主要由運算器、控制器組成 CPU，用二進制數(shù)字表示計算機的操作指令和數(shù)據(jù)，將其存放在存儲器中，通過 CPU 自動地從存儲器提取指令和數(shù)據(jù)，并按照指定的順序完成各項任務(wù)。現(xiàn)在，不僅軟件可編程，硬件電路也可以編程所以，在這個時候，我們更要注重一臺電子計算機的整體模 型，而不是一味的強調(diào)怎樣去追求這個時代的計算機發(fā)展速度。因此，我們需要掌握ALU，微程序控制器，時序產(chǎn)生電路，數(shù)據(jù)通路，存儲器，指令系統(tǒng)單元電路的設(shè)計方法，并且在此基礎(chǔ)上，進一步將單元電路組成系統(tǒng)，構(gòu)造一臺基本模型計算機。 實驗?zāi)康? （ 1） 深入理解基本模型計算機的功能和組成知識； （ 2） 深入學(xué)習(xí)計算 機各類典型指令的執(zhí)行流程； （ 3） 學(xué)習(xí)微程序控制器的設(shè)計過程和相關(guān)技術(shù)，掌握 LPM_ROM 的配置方法； （ 4） 掌握微程序的設(shè)計方法，學(xué)會編寫二進制微指令代碼表； （ 5） 在掌握部件單元電路實驗的基礎(chǔ)上，進一步將單元電路組成系統(tǒng)，構(gòu)造一臺基本模型計算機； （ 6）通過這次的課程設(shè)計 讓學(xué)生通過動腦和動手解決計算機設(shè)計中的實際問題。 該模型機的總的數(shù)據(jù)通路如圖 所示 。 表 二 單字節(jié)指令格式 7 6 5 4 3 2 1 0 操作碼 源寄存器 目的寄存器 表三 雙字節(jié)指令格式 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 操作碼 操作數(shù)（內(nèi)存地址碼） 源和目的寄存器可以是三個工作寄存器之一，寄存器標(biāo)號 R0 為 00,R1 為 01,R2 為 10。 程序計數(shù)器 PC： 用來指示執(zhí)行指令的地址，以便從內(nèi)存取得指令。 存放可編程程序和數(shù)據(jù)的 存儲器 RAM 也在芯片上實現(xiàn)（像單片機一樣）。采用字寬 24 位的 ROM 存放微程序 ， 3 個 38 譯碼器 組成 24 位輸出譯碼電路。 ⑥ A 字段 , 經(jīng)譯碼產(chǎn)生各部件從總線輸入選通信號 ,參考表 五 ； 表五 微指令譯碼字段說明 A 字段 B 字段 C 字段 15 14 13 選擇 12 11 10 選擇 9 8 7 選擇 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRi 0 0 1 RS_B 0 0 1 P(1) 0 1 0 LDR1 0 1 0 RD_B 0 1 0 P(2) 0 1 1 LDR2 0 1 1 RJ_B 0 1 1 P(3) 1 0 0 LDIR 1 0 0 SFT_B 1 0 0 P(4) 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU_B 1 0 1 LDAR 6 1 1 0 LDAR 1 1 0 PC_B 1 1 0 LDPC ⑦ B 字段 , 經(jīng)譯碼產(chǎn)生各部件到總線輸出選通信號 ,參考表 五 ； ⑧ C 字段 , 經(jīng)譯碼產(chǎn)生