【正文】 通過(guò)本次試驗(yàn)我更加了解了計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成，和指令，微指令的設(shè)計(jì)方法，這些對(duì)于我更好掌握計(jì)算機(jī)組成原理這門課很有幫助。)開(kāi)始到的時(shí)候不知道該設(shè)計(jì)一個(gè)什么樣的指令系統(tǒng)，也沒(méi)什么思路；當(dāng)設(shè)計(jì)出匯編語(yǔ)言算法是才突然明白了設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)的作用。）（1）設(shè)計(jì)程序時(shí)，用了多次移位操作，由于指令中為提及要經(jīng)過(guò)A寄存器，所以一位之后發(fā)現(xiàn)A中的內(nèi)容被改變了，后來(lái)查看結(jié)構(gòu)圖才發(fā)現(xiàn)，每次運(yùn)算都要用到A寄存器，所以運(yùn)算之前都要保存A中內(nèi)容。微程序計(jì)數(shù)器μPC向微程序存儲(chǔ)器μM提供相應(yīng)微指令的地址。右移門R用來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)右移一位的運(yùn)算，并能夠控制該運(yùn)算后的結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。累加器A 執(zhí)行ADD A,R?（加法）、SUB A,R?（減法）等命令時(shí)所必須使用的寄存器。（2）無(wú)符號(hào)除法 無(wú)符號(hào)除法對(duì)應(yīng)于COP2000實(shí)驗(yàn)儀的硬件具體分配使用情況如下表所示：表五：無(wú)符號(hào)除法的硬件分配情況硬件名稱實(shí)現(xiàn)算法功能描述寄存器R0初始化時(shí)，用來(lái)存放被除數(shù)和計(jì)算后的余數(shù)。微程序計(jì)數(shù)器μPC向微程序存儲(chǔ)器μM提供相應(yīng)微指令的地址。右移門R用來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)右移一位的運(yùn)算，并能夠控制該運(yùn)算后的結(jié)果是否輸出到數(shù)據(jù)總線。寄存器R2計(jì)算時(shí)用來(lái)存放部分積和最后的積累加器A執(zhí)行ADD A,R?（加法）、SHL R?（左移一位）、SHR （右移一位）等命令時(shí)所必須使用的寄存器。表三：運(yùn)算功能S2 S1 S0功能0 0 0A+W 加0 0 1AW 減0 1 0A|W 或0 1 1Aamp。 X2： XXX0三位組合來(lái)譯碼選擇將數(shù)據(jù)送到DBUS上的寄存器。 RRD： 讀寄存器組R0R3，寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。 MAREN：將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)打入地址寄存器MAR。EMEN： 將程序存儲(chǔ)器EM與數(shù)據(jù)總線DBUS接通，由EMWR和EMRD決定是將DBUS數(shù)據(jù)寫到EM中，還是從EM讀出數(shù)據(jù)送到DBUS。24位控制位分別介紹如下：XRD ： 外部設(shè)備讀信號(hào)，當(dāng)給出了外設(shè)的地址后，輸出此信號(hào)，從指定外設(shè)讀數(shù)據(jù)。在本模型機(jī)中，一條指令最多分四個(gè)狀態(tài)周期，一個(gè)狀態(tài)周期為一個(gè)時(shí)鐘脈沖，每個(gè)狀態(tài)周期產(chǎn)生不同的控制邏輯，實(shí)現(xiàn)模型機(jī)的各種功能。該模型機(jī)具有一套完善的指令系統(tǒng)，有算數(shù)運(yùn)算指令，邏輯運(yùn)算指令，賦值運(yùn)算指令，轉(zhuǎn)移指令，調(diào)子程序指令，中斷指令，端口輸入輸出指令，外部設(shè)備輸入輸出指令。二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)針對(duì)COP2000實(shí)驗(yàn)儀，從詳細(xì)了解該模型機(jī)的指令/微指令系統(tǒng)入手，以實(shí)現(xiàn)乘法和除法運(yùn)算功能為應(yīng)用目標(biāo)，在COP2000的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下，設(shè)計(jì)全新的指令系統(tǒng)并編寫對(duì)應(yīng)的微程序；之后編寫實(shí)現(xiàn)乘法和除法的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的驗(yàn)證。三、 課程設(shè)計(jì)使用的設(shè)備（環(huán)境）1．硬件l COP2000實(shí)驗(yàn)儀l PC機(jī)2．軟件l COP2000仿真軟件四、課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容（步驟）1．詳細(xì)了解并掌握COP 2000模型機(jī)的微程序控制器原理，通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)1）該模型機(jī)指令系統(tǒng)的特點(diǎn)：COP2000模型機(jī)包括了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)CPU所具備所有部件，這些部件包括：運(yùn)算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移門L、直通門D、右移門R、寄存器組R0R程序計(jì)數(shù)器PC、地址寄存器MAR、堆棧寄存器ST、中斷向量寄存器IA、輸入端口IN、輸出端口寄存器OUT、程序存儲(chǔ)器EM、指令寄存器IR、微程序計(jì)數(shù)器uPC、微程序存儲(chǔ)器uM，以及中斷控制電路、跳轉(zhuǎn)控制電路。該指令系統(tǒng)同時(shí)也具有完善的尋址方式，如累加器尋址，寄存器尋址，寄存器間接尋址，立即數(shù)尋址，存儲(chǔ)器尋址等。2）該模型機(jī)微指令系統(tǒng)的特點(diǎn)（包括其微指令格式的說(shuō)明等）：（1）模型機(jī)的尋址方式表一：模型機(jī)的尋址方式模型機(jī)的尋址方式尋址方式說(shuō)明指令舉例指令說(shuō)明累加器尋址操作數(shù)為累加器ACPL A將累加器A的值取反隱含尋址累加器AOUT將累加器A的值輸出到輸出端口寄存器OUT寄存器尋址參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)在R0R3的寄存器中ADD A,R0將寄存器R0的值加上累加器A的值，再存入累加器A中寄存器間接尋址參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器EM中，數(shù)據(jù)的地址在寄存器R0R3中MOV A,R1將寄存器R1的值作為地址，把存儲(chǔ)器EM中該地址的內(nèi)容送入累加器A中存儲(chǔ)器直接尋址參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器EM中，數(shù)據(jù)的地址為指令的操作數(shù)。 EMWR： 程序存儲(chǔ)器EM寫信號(hào)。 IREN： 將程序存儲(chǔ)器EM讀出的數(shù)據(jù)打入指令寄存器IR和微指令計(jì)數(shù)器uPC。 MAROE：將地址寄存器MAR的值送到地址總線ABUS上。 RWR： 寫寄存器組R0R3，寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。 表二：輸入輸出X2 X1 X0輸出寄存器0 0 0IN_OE 外部輸入門0 0 1IA_OE 中斷向量0 1 0ST_OE 堆棧寄存器0 1 1PC_OE PC寄存器1 0 0D_OE 直通門1 0 1R_OE 右移門1 1 0L_OE 左移門1 1 1沒(méi)有輸出 WEN： 將數(shù)據(jù)總線DBUS的值打入工作寄存器W中。W 與1 0 0A+W+C 帶進(jìn)位加1 0 1AWC 帶進(jìn)位減1 1 0~A A取反1 1 1A 輸出A 2。寄存器W執(zhí)行ADD A,R?（加法）等雙操作數(shù)命令及OR R？時(shí)所必須使用的寄存器。程序計(jì)數(shù)器PC1）控制程序按順序正常執(zhí)行；2）當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，從數(shù)據(jù)線接收要跳轉(zhuǎn)的地址，使程序能夠按需要自動(dòng)執(zhí)行。微程序存儲(chǔ)器μM存儲(chǔ)相應(yīng)指令的微指令。寄存器R11）初始化時(shí)，用來(lái)存放除數(shù)；2）在程序執(zhí)行的過(guò)程中，用來(lái)存放向右移位后的除數(shù)。寄存器W執(zhí)行SUB A,R?（減法）等雙操作數(shù)命令時(shí)所必須使用的寄存器。程序計(jì)數(shù)器PC1）控制程序按順序正常執(zhí)行；2）當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，從數(shù)據(jù)線接收要跳轉(zhuǎn)的地址，使程序能夠按需要自動(dòng)執(zhí)行。微程序存儲(chǔ)器μM存儲(chǔ)相應(yīng)指令的微指令。（2）再設(shè)計(jì)算術(shù)運(yùn)算指令時(shí)，沒(méi)考慮標(biāo)志位C，Z，導(dǎo)致后面設(shè)計(jì)跳轉(zhuǎn)指令時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，改正這個(gè)問(wèn)題后，跳轉(zhuǎn)指令就正常有效了。當(dāng)設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于自己對(duì)COP2000硬件構(gòu)成不是很了解，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的匯編語(yǔ)言程序有很多漏洞，所以開(kāi)始一邊設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)一邊改程序。但是當(dāng)一切都處理好了時(shí)發(fā)現(xiàn)，原來(lái)這些都挺簡(jiǎn)單的，只要掌握好硬件設(shè)計(jì)和微指令，還是很容易實(shí)現(xiàn)想要的功能的。五、本次課程設(shè)計(jì)的總結(jié)體會(huì)（不少于200字）： ( 主要總結(jié)學(xué)到的具體知識(shí)、方法及設(shè)計(jì)中的切身體會(huì)；包括列出在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法。4．在COP2000集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)全新的指令/微指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果如表所示：（1） 新的指令集（設(shè)計(jì)兩個(gè)不同指令集要分別列表）助記符機(jī)器碼1機(jī)器碼2指令說(shuō)明MOV A,II000000xx 0407II將立即數(shù)送入A中ADD A,R?000001xx 080B寄存器A，R內(nèi)容相加，結(jié)果送入A中JMP MM000011xx 0C0FMM無(wú)條件跳轉(zhuǎn)JC MM000100xx 1013MMC=1時(shí)，跳轉(zhuǎn)JZ MM000101xx 1417MMZ=1時(shí)，跳轉(zhuǎn)OR A,II000110xx 181BIIA中內(nèi)容與立即數(shù)做或運(yùn)算，結(jié)果給A