【正文】 清華大學(xué)出版社， 計算機組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗指導(dǎo)書。 同時也深深的體會到，《計算機組成原理》這門課程在我們專業(yè)學(xué)習(xí)中的重要性，它不僅是后繼課程的基礎(chǔ)，同時也是往后硬件設(shè)計，學(xué)習(xí)的知識要求。 7 設(shè)計總結(jié) 及體會 試驗中出現(xiàn)的錯誤很多，最嚴重的錯誤是先設(shè)計了總控制器，然后再設(shè)計其他電路，這樣的做法讓我們走了很多彎路，不停的在控制器與數(shù)據(jù)通路模塊之間修改徘徊，控制其模塊修改了不 止 4 次，數(shù)據(jù)通路模塊不止一次的重寫，重新編譯。 ② 連續(xù)運行程序 A. 編程開關(guān)置 運行 狀態(tài)，運行方式開關(guān)置為 連續(xù) 狀 態(tài) ,運行控制開關(guān)置為 運行 西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計 23 狀態(tài)。 運行程序 ① 單步運行程序 A. 編程開關(guān) 置 運行 狀態(tài)， 運行方式 開關(guān)置為 單步 狀態(tài) ,運行控制 開關(guān)置為 運行 狀態(tài)。 C. 寫完程序后須進行檢驗。 A. 將 編程開關(guān) 置 運行 位置， 運行方式 開關(guān)置 單步 位置。 C. 系統(tǒng)總清，即 總清 開關(guān)撥 0→ 1。注意：在當(dāng)前條件下，可將 6 芯排座 JSE1和 UJ2相連，可通過強置端 SE1～ SE6,人為設(shè)置微地址，從而改變下一條微指令的地址。 B. 運行控制 開關(guān)置為 運行 ， 運行方式 開關(guān)置為 單步 狀態(tài)。 C. 用二進制模擬開關(guān) UA0～ UA5 置 6 位微地址。 西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計 21 E. 按動 啟動運行 開關(guān)，啟動時序電路，即可將微代碼寫入到 E2PROM 2816 的相應(yīng)地址單元中。 寫微程序和程序 表 12 手動寫微程序： ① 寫微程序 A. 編程開關(guān) 置為 寫入 狀態(tài)。 ⑶ 實現(xiàn)方式 每個輸出都是多個輸入的邏輯運算（與或非）的結(jié)果 。 輸出： ALU_CON6＝ S3S2S1S0 amp。 P 的后沿作為周期切換的定時，在次時刻對時鐘周期計數(shù)器 T 計數(shù)、打入新的工作周期狀態(tài)。計數(shù)器 T 的狀態(tài)進經(jīng)譯碼產(chǎn)生節(jié)拍狀態(tài)，如： T0， T1， T2… 等。一個工作周期包含若干節(jié)拍，根據(jù)不同指令的需要，節(jié)拍數(shù)可變。由于暫時不考慮 DMA，所以只設(shè)置五個工作周期。 SELA3 /*選擇 器 A 的選擇控制（ 3 位） SELB3 /*選擇器 B 的選擇控制（ 3 位） CON_ALU6 /*ALU 的功能控制（ 6 位） SHIFT_REG2 /*移位器的控制（ 2 位） — 左移、右移、直傳（ DM） 。 ③ 移位器功能選擇 如：微命令 DM，左移，右移 ④ 結(jié)果分配 如：打入脈沖 CPR0、 CPMAR…… ⑵ 訪存操作 所需要的命令如下： EMAR、 R、 W、 SMDR、 SIR 5 組合邏輯控制器的設(shè)計 西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計 12 功能描述和結(jié)構(gòu) ⑴ 功能描述 根據(jù)現(xiàn)行指令、 PSW、控制臺命令、 IO 設(shè)備接口狀態(tài)、中斷請求、時序系統(tǒng)等產(chǎn)生所需微命令；控制整個 CPU 的運行。即： M ←→ 數(shù)據(jù)總線 ←→ I/O 接口 微命令的設(shè)置 在全面分析了各類信息的傳送路徑之后，對指令將如何執(zhí)行就有了進一步的了解，且為時序的安排與相應(yīng)微命令的設(shè)置打下了基礎(chǔ)。 西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計 11 ⑦ 主存 ← → 外設(shè) 有兩種方式實現(xiàn)主存與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送。 ③ 主存 → 寄存器 M → 數(shù)據(jù)總線 → MDR → B → ALU → 移位器 → 內(nèi)總線 → Rj。 取形式地址： PC → A → ALU → 移位器 → 內(nèi)總線 →MAR → 地址總線 → M ； M → 數(shù)據(jù)總線 → MDR → B → ALU → 移位器 → 內(nèi)總線 → C 。 西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計 10 ④ 操作數(shù)地址 按尋址方式形成轉(zhuǎn)移地址。 ③ 轉(zhuǎn)移地址 按尋址方式形成轉(zhuǎn)移地址。 各類信息的傳送路徑 ⑴ 指令信息的傳送 指令由主存讀出，送人指令寄存器 IR： M → 數(shù)據(jù)總線 → IR。通用寄存器和暫存器既可以送往 A，也可以送往 B，但是 PC 和 SP 只能送往 A， PSW 和 MDR 只能送往 B。 ③ 指令寄存器 IR 為了提高取指令的速度，把指令從主存讀出以后，經(jīng)數(shù)據(jù)總線直接置入 IR。在此基礎(chǔ)上，就可以擬出各種信息傳送路徑，以及為實現(xiàn)這些傳送所需要的命令。 西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計 6 圖 1 SN74181 的引腳框圖 ： 1） A0～ A3:4 位二進制數(shù) A 2） B0～ B3:4 位二進制數(shù) B 3） F0～ F3:運算結(jié)果 4） S0～ S3:狀態(tài)控制信號，控制運算類型，控制 16 中運算。 3 運算器的設(shè)計 運算部件是 CPU 內(nèi)部的重要組成部分，它起到至關(guān)重要 的作用。 ③ 轉(zhuǎn)子指令 JSP 執(zhí)行 JSP 指令時，首先將返回地址壓棧，然后按照尋址方式找到轉(zhuǎn)移地址，把 t 它送西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計 4 PC 中。其他的是邏輯運算指令，可用來實現(xiàn)位檢測，位清除， 位 設(shè)置，位修正等操作。 指令類型 西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計 3 根據(jù)模型機的指令格式，操作碼有 4 位，線設(shè)置了 15 種指令 (其中兩種指令共用一個操作碼 )，余下的兩種操作碼組合可以供擴展。 模型機的指令格式有三類： (1) 雙操作數(shù)值令格式 15 12 11 9 8 6 5 3 2 0 操作碼 寄存器號 尋址方式 寄存器號 尋址方式 目的寄存器 源 寄存器 西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計 2 四位操作碼可以表示 16 種操作。 學(xué)習(xí)任務(wù) 掌握數(shù)字化信息編碼及運算方法，運算器的邏輯構(gòu)成；熟悉半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器基本原理，掌握存儲體系構(gòu)成；掌握尋址和指令系統(tǒng)；熟悉中央處理器組 成、時序控制方法，掌握控制器設(shè)計技術(shù)；熟悉系統(tǒng)總線和 I/O 系統(tǒng)。 西安科技大學(xué)高新學(xué)院 計算機組成原理課程設(shè)計 題 目 16 位 CPU 綜 合設(shè)計 專業(yè)及班級 計算機科學(xué)與技術(shù) 06級 組 長 盧燕妮 成 員 趙雯、徐靜蕾、劉佳、王大偉 、焦彤 指 導(dǎo)教 師 溫乃寧 日 期 2021 年 1 月 Ⅰ 目 錄 1 教學(xué)目的、任務(wù)與實驗設(shè)備 ........................................................................................... 1 學(xué)習(xí)目的 .....................................................................................................................1 學(xué)習(xí)任務(wù) .....................................................................................................................1 2 CPU 指令系統(tǒng)的設(shè)計 ....................................................................................................... 1 指令格式 .....................................................................................................................1 尋址方式 .....................................................................................................................2 指令類型 .....................................................................................................................2 3 運算器的設(shè)計 .................................................................................................................... 5 SN74181 概述 ....