【正文】 253 16 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1F8253 17 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 218253 18 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 238253 19 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1AE004 1A 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1BA004 1B 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 010A07 1C 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 81D104 1D 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1E8825 1E 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 019805 1F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 20882D 20 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 019805 21 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 228815 22 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 019805 23 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 24881D 24 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 019805 表 312 微指令代碼表 （ 3）微程序設計： 監(jiān)控軟件詳細說明如下： 地址 內容 助記符 0000 0000 0000 0000 IN R0 。 T T3時間用來控制執(zhí)行部件進行操作。 E控制時序信號 ： 上圖中標明了一個基本機器周期中的控制時序信號。 當微程序出現分支時通過地址轉移邏輯去修改微地址寄存器內容，并按修改好的微地址讀出 下條微指令。其中時鐘端和 D端配合用做 ROM 的讀出打入，用 SD進行下 址修改。 C微地址寄存器 ： 微地址寄存器暫存由控制存儲器讀出的當前微指令的下址字段信息。實際應用中 ROM 可采用 EPROM 或 E2PROM、 EAROM，用戶寫入和修改微程序比較方便。 ROM的字長取決于微指令長度。 ROM 的容量取決于微指令的總數。微地址 寄 存 器 和 微 命 令 寄 存 器 兩 者 的 總 長 度 即 為 一 條 微 指 令 的 長 度，二者合在一起稱為微指令寄存器。執(zhí)行指令時，從控制存儲器中找到相應的微程序段，逐次取出微指令，送入微指令寄存器，譯碼后產生所需微命令，控制各步操作完成。微程序控制器由指令寄存器 IR、程序計數器PC、程序狀態(tài)字寄存器 PSW、時序系統、控制存儲器 CM、微指令寄存器以及微地址形成電路。一條機器指令往往分成幾步執(zhí)行，將每一步操作所需的若干位命令以代碼形式編寫在一條微指令中，若干條微指令組成一端微程序，對應一條及其指令。 4 微程序控制器的邏輯機構及功能 （ 1）邏輯結構： 采用微程序控制方式的控制器稱為微程序控制器。 LDPC：為 PC計數信號選中。用于控制臺控制區(qū) （讀程序，寫程序，和運行程序） AR： 進行算術運算時是否影響進位和判零標志的控制位。 P（ 3）：分支判斷 3，和 CY或 ZI作為測試條件，有兩個分支?？煞?16個分支。 PCB ： PC計數器輸出。 299B：移位寄存器輸出選中。 RIB：為變址寄存器選中。 RDB：為目的寄存器輸出選中。 B字段： 表 310 12 11 10 選擇 0 0 0 0 0 1 RSB 0 1 0 RDB 0 1 1 RIB 1 0 0 299B 1 0 1 ALUB 1 1 0 PCB RSB：為源寄存器輸出選中。 LOAD：總線數據直接裝載到 PC計數器。 LDDR2：暫存器 DR2選中。 A字段： 表 39 15 14 13 選擇 0 0 0 0 0 1 LDRi 0 1 0 LDDR1 0 1 1 LDDR2 1 0 0 LDIR 1 0 1 LOAD 1 1 0 LDAR LDRi：寄存器輸入選中，具體選擇同指令寄存器（ IR）的最低 2位（ I1， I0）配合，當 I1， I0=00時為輸入到 R0寄存器； I1， I0=01時為 R1； I1， I0=10時為 R2。 WE ： 為 W/R信號對 RAM和 OUT進行寫操作，高電平為寫有效。 指令格式：指令格式 可有單字長和雙字長指令兩種，在雙字長格式中，第二字節(jié)一般定義為操作數或操作數地址。 指令格式： RL AL,CL 指令功能：將 AL中的數左移 (CL)位 N:RLC 是帶進位位的左移，參加左移的共有 9 個位 指令格式： RLC AL,CL 指令功能：將 AL中的數帶進位左移（ CL）位 （ 4）指令系統是設計計算機的依據 ，擬訂指令系統將涉及基本字長、指令格式、指令種類、尋址方式等內容。 指令格式： DEC OPR 指令功能：（ OPR） 1=(OPR) L:HLT 為空轉指令，保持執(zhí)行結束狀態(tài)，并不在執(zhí)行任何操作。 指令格式： CMP OPR1,OPR2 指令功能： (OPR1)(OPR2) J:SUB 指令 (subtract byte or word)字節(jié)或字相減 . 指令格式： SUB DST,SRC 指令功能：（ DST） – (SRC)=(DST) 將內存中的 DST 為地址單元內數與 SRC 的內容相減結果送 DST。 指令格式： CLR R0 指令功能： R0=0 H:MOV 是雙字節(jié)長指令，第二字節(jié)是要存放的間接地址，含義是將 R0中的內容存儲到第二字為間接地址的內存單元中。 指令格式： JMP (jmp) 指令功能： RAMPC F:BZC 為單字長指令，其中 M 為尋址模式字段， D 為偏移地址。 D:LDA 為雙字節(jié)指令 ,含義是將內存單元的地址存儲于 R0 中。 C:STA 為雙字節(jié)長指令，第二個字節(jié)是要存放的地址，含義是將 R0 中的內容存儲到第二字為地址的內存單元中。 （ 3） 預設指令： A: IN 為單字節(jié)長指令，含義是將輸入設備輸入的數據放入 R0 中 指令格式： IN R0, INPUTDEVICE 指令功能： “ INPUTDEVICE” R0 B: OUT 為單字節(jié)長指令，含義是根據指令提供的地址，將內存中的數據取出由數碼管進行顯示。 D為位移量（正負均可）， M為尋址模式，其定義如下： M 有效地址 說明 00 01 10 11 E=D E=(D) E=(RI)+D E=(PC)+D 直接尋址 間接尋址 RI 變址尋址 相對尋址 表 35 本模型機規(guī)定變址 RI指定為寄存器 R2。 1) 算術邏輯指令 設計 4條算術運算指令（ ADD、 SUB、 MOVE、 CLR）并用單字節(jié)表示，尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如下： D7 ～ D4 D3 D2 D1 D0 OPCODE RS RD 表 32 其中， OP— CODE為操作碼， RS為源寄存器， RD為目的寄存器，并規(guī)定： RS或 RD 選定的寄存器 00 01 10 R0 R1 R2 表 33 2) 訪問內存指令和程序控制指令 模型機設計 訪問內存指令和程序控制指令 4條（ 存數 STA、取數 LDA、無條件轉移JMP、有進位轉移指令 BZC） 。 原理圖如下： 存儲器原理圖 (圖 32) 3 指令系統的設計與格式分析 1 指令系統的設計 與格式： （ 1）數據格式 模型機規(guī)定采用定點補碼表示法表示數據，且字長為 8位，其格式如下： D7 D6 ～～ D0 符號 尾數 表 31 其中第 7位為符號位，數值表示范圍是：－ 1≤ X＜ 1。 6264 有控制線： CS1 第一片選線， CS2 第二片選線， OE 讀線， WE 寫線。該存儲器中機器指令的讀寫分別控制 CPU 的 提供，片選信號由控制 CPU 的 提供。它的地址總線由地址寄存器單元的地址寄存器74LS245(U37)給出，地址值由 8 個 LED 燈 LAD0～ LAD7 顯示，高電平亮，低電平滅；在手動方式下，輸入數據由 8 位數據開關 KD0～ KD7 提供，并進一三態(tài)門 74LS245（ U51）連至外部數據總線 EXD0～ EXD7,實驗時將外部數據總線的 EXD0～ EXD7 用 8芯排線練到內部數據總線 BUSD0～ BUSD7,分時給出地址和數據。當 T4 信號上升沿到來時 LDDR LDDR2 才起作用。 S S S S0、 M、 /Cn、 LDDR LDDR BUSALU→ 信號 、 BUSSW→信號，本次實驗中這些控制信號與對應邏輯開關都已接好，由邏輯開關模擬這些控制信號 。 DR1， DR2 為運算暫存 器 ，LDDR1， LDDR2 為運算暫存器的輸入控制信號，將總線上的數據輸入到暫存器 DRl， DR2；通過 S S Sl、 S0、 M、 /Cn 的選擇，可實現對 ALU 算術操作和邏輯操作。 運算器組成原理圖（圖 31） 運算器是在 ALU UNIT 單元電路上進行 ，控制信號、數據、時序信號由實驗儀的邏輯開關電路和時序發(fā)生器提供。它可以對兩個 8位的二進制數進行多種算術或邏輯運算，具體由 74LS181的功 能控制條件 M、 CN、 S S S S0來決定，詳見表 1— 1。 三 詳細設計 1 運算器的物理結構 運算器模塊主要由運算器 U3 U32（ 74LS181）、暫存器 U2 U30（ 74LS273）、輸出緩沖器 U33（ 74LS245）以及進位控制和判零標志控制電路等構成。所有需要輸入到機內的程序或數據，都是經輸入設備輸入的。 ／輸出設備：輸入由鉛筆開關實現，輸出由發(fā)光晶體管組成。一般說來，主存儲器的容量越大，計算機功能越強。 ：存儲器主要由 6116 芯片及相應的緩沖芯片和控制線路實現的。 ：控制器是整個系統的指揮中心，由它向系統內的各個部件發(fā)出各種控制命令，使系統構成一個有機的 整體。邏輯運算是指位對位的運算。 14． OUT 微程序控制器的輸出信號，控制和數據總線上的數據是 否送到發(fā)光二極管上，低電平有效。 12． LDIR 微程序控制器的輸出信號，控制把總線上的數據（指令）輸入到指令寄存器 IR 中。 10． LDPC 微程序控制器的輸出信號，控制 PC 加 1。