课 程 设 计 报 告
课程设计名称：计算机组成原理课程设计 系 别 ： 三 系 学生姓名： 班 级： 学 号：
成 绩： 指导教师：
开课时间：13~14 学年 下 学期
一、课程设计的目的
1、了解计算机的组成
2、了解计算机中指令机器的设计 3、了解机器指令的执行过程 4、了解微程序流程以及工作原理 5、了解微指令格式设计原则
二、课程设计的要求
通过使用作者开发的微程序分析和设计仿真软件，熟悉本文介绍的为基本模型机而设计的微程序的执行过程。必须充分理解并正确解释下列问题：
⑴微程序中的微指令的各个字段的作用。哪些字段是不译码的，哪些字段是直接译码的，哪些字段又可以看成是字段间接编码的。
答：不译码：S3-B0，直接译码：C字段，间接译码：A,B字段，当C字段进行P(1)或LDPC时ua6-ual也是间接。
⑵微程序中的微指令是否是顺序执行的，如果不是，那么次地址是如何产生的。什么情况下，次地址字段才是将要执行的微指令的地址。
答：微程序中的微指令不是顺序执行的，如果遇到P（1）～P（4）测试时，则根据机械指令，uA5～uA其他有关部件的内容，产生下一条微指令在空存中的微地址，是微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行等。例如遇到P（1）测试，则下一条微指令在空存中的微地址的4～1位是用次地址字段NA（4～1位）或指令寄存器IR（8～5位）所产生，下一条微指令的微地址仍为 NA字段的6～5位。如果没有遇到P（1）～P（4）测试的话，那么次地址即为该微指令地址字段所指向的微地址。 ⑶在微程序中如何根据机器指令中的相关位实现分支，据此，在设计机器指令时应如何避免和解释其它指令的微指令的微地址冲突。
答：微程序中是根据测试程序的机器指令中的8～5位和微程序中后六位进行“或”运算来实现分支的。避免和解决与其它指令的微指令的微地址冲突的方法就是不用已经被其它微指令用过的微地址。
⑷哪些微指令是执行所有指令都要用到的。
答：00:000001011110110110000001 01:000001001100000001010000
⑸解释一条机器指令的微程序的各条微指令的微地址是否连续？这些微指令的微地址的安排的严重原则是什么？ 答：不连续。严重原则是将各条机器指令的入口微地址置于地址连续的地址单 元中，避免其它微指令乱用这一段地址。
⑹为什么 读写一次内存总要用两条微指令完成？ 答：因为 W/R 只有两种状态，即要么是读，要么是写，所以，要完成一次读写 总要用两条微指令完成。
⑺机器程序中的用到的寄存器是R0，是由机器指令中哪些位决定的？如果要用R1或R2，是否要改写微程序或改写机器指令？如果要，应如何改写？
答：是由机器指令中的2～1位决定。如果要用到R1或R2，那么不需要改写微程序，但得改写机器指令的低两位，即2～1位，若要用到R1，则将其改为01，若要用R2，则将其改为10。
2.在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令。新增加的机器指令的功能是： 异或指令XOR (addr1)，(addr2)：(addr1)异或(addr2)→(RD) 数据传送指令MOV RD，(addr)：(addr)→(RD) 减法指令SUB RD，RS：(RS)减(RD)→(RD) 求反指令 NOT RD：/(RD) →（RD）
与指令AND RD，(addr)：(RD)与(addr)→(RD)
三、微程序控制器原理
1、微程序控制器的基本组成
1.1、控制存储器：它是微程序控制器的核心部件，用于存放各指令对应的微程序，控制存储器可用只读存储器ROM构成
1.2、微指令寄存器：用于存放从CM中取出的微指令，它的位数同微指令字长相等
1.3、微地址形成部件：用于产生初始微地址和后继微地址，以保证微指令的连续执行
1.4、微地址寄存器：接受微地址形成部件送来的微地址，为在CM中读取微指令作准备
2、微程序控制器的工作过程
1.1执行取微指令公共操作。具体的执行是：在机器开始运行时，自动将取指微程序的入口地址送入CMAR，并从CM中读出相应的微指令送入CMDR。取指微程序的入口地址一般为CM的0号单元，当取指微程序执行完成后，从主存中取出的机器指令就已存入指令寄存器中了。
1.2、由机器指令的操作码字段通过微地址形成部件产生该机器指令所对应的微程序的入口地址，并送入CMDR。
1.3从CM中逐条取出对应的微指令并执行。
1.4、执行完对应于一条机器指令的一个微程序后又回到取指微程序的入口地址，继续第一步，以完成取下一条机器指令的公共操作。
3、微程序控制器的工作原理
根据IR（指令寄存器）中的操作码，找到与之对应的控存中的一段微程序的入口地址，并按指令功能所确定的次序，逐条从控制存储器中读出微指令，以驱动计算机各部件正确运行。
根据基本模型机的硬件设计五条机器指令：外设输入指令IN、二进制加法指令ADD、存数指令STA、无条件转移指令JMP。指令格式如下：
助记符 机器指令码 说 明
IN 0000 0000 ； 置数开关SW（KD0～KD7）的状态→R0 ADD addr 0001 0000 ×××× ××××； (R0)+(addr)→（R0） STA addr 0010 0000 ×××× ××××； (R0)→（addr） JMP addr 0100 0000 ×××× ××××； addr→PC 说明：
指令IN为单字节指令，其余均为双字节指令， ××××××××为要读写的主存储器单元的二进制地址码。
四、指令微流程设计
用数据流表示的微程序流程
计算机组成原理课程设计报告64759 - 图文
