计算机组成原理课程设计报告
班级：计算机 ________ 班 姓名： _________ 学号: 完成时间：
一、 课程设计目的
1在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程 序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；
2 ?通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机 系统的概念； 3 ?培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。 二、 课程设计的任务
针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令 /微指令系统入手，以实现乘法和除 法运算功能为应用目标，在
COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应
的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。 三、 课程设计使用的设备（环境） 1硬件
COP2000实验仪 PC机
2. 软件
COP2000仿真软件
四、 课程设计的具体内容（步骤）
1. 详细了解并掌握 COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现
该模型机指令系统的特点：
1. 模型机总体结构
COP2000模型机包括了一个标准 CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算 器ALU、
累加器A、工作寄存器 W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组 R0-R3、 程序计数器PC、地址寄存器 MAR、堆栈寄存器 ST、中断向量寄存器IA、输入端口 IN、 输出端口寄存器 OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储 器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。
其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路
用CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻 辑控制来代替。
模型机为8位机，数据总线、地址总线都为
同。
模型机的指令码为 8位，根据指令类型的不同，可以有 0到2个操作数。指令 码的最低
两位用来选择 R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码作为微地址来寻址 微程序存储器，找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产 生相应的控制位。在本模型机中，一
8位，但其工作原理与 16位机相
条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时
钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有 位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。
24位控制
2. 模型机寻址方式
模型机的寻址方式分五种： 累加器寻址：
还有些指令是隐含寻址累加器 OUT。
寄存器寻址：
参与运算的数据在 R0-R3的寄存器中，例如
“ADD A，
操作数为累加器 A，例如“ CPL A”是将累加器 A值取反， A，例如“ OUT”是将累加器 A的值输出到输出端口寄存器
R0”指令是将寄存器 R0的值加上累加器 A的值，再存入累加器 A中。
寄存器间接寻址：参与运算的数据在存储器 EM中，数据的地址在寄存器 R0-R3 中，例如 “ MOV A，
@R1 ”指令是将寄存器 R1的值做为地址，把存储器 EM中该地址 的内容送入累加器 A中。
存储器直接寻址：参与运算的数据在存储器
EM中，数据的地址为指令的操作
数。例如“ AND A，40H ”指令是将存储器 EM中40H单元的数据与累加器 A的值做逻 辑与运算，结果存入累加器
立即数寻址：
A。
参与运算的数据为指令的操作数。例如
“SUB A，#10H ”
是从累加器A中减去立即数10H，结果存入累加器 A。
3. 模型机指令集
模型机的缺省的指令集分几大类：
数据传输指令、跳转指令、中断返回指令、输入
算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令、 /输出指令。
算术运算指令： 逻辑运算指令： 数据传输指令： ADD A, R? ADD A, @R? AND A, R? AND A, @R? MOV A, R? ADD A, MM AND A, MM MOV A, @R? MOV A, MM MOV A, #II ADD A, #11 ADDC A, R? AND A, #II OR A, R? ADDC A, @R? ADDC A, OR A, @R? 跳转指令： JC MM JZ MM JMP MM CALL MM RET MM ADDC A, #II SUB A, OR A, MM OR A, #II CPL MOV R?, A MOV @R?, A R? SUB A, @R? SUB A, A MM SUB A, #II SUBC A, R? SUBC A, @R? SUBC A, MM SUBC A, #II MOV MM, A MOV R?, #II
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