计算机组成原理课程设计说明书
题 目： 设计一台嵌入式CISC模型计算机 院 （系）： 计算机科学与工程学院 专 业： 网络工程 学生姓名： 唐波 学 号： 219
指导教师： 陈智勇
一、课设题目：
设计一台嵌入式CISC模型计算机（采用定长CPU周期、联合控制方式），并运行能完成一定功能的机器语言程序进行验证，实现方法可从以下4类中任选一个：
●连续输入5个有符号整数（8位二进制补码表示，用十六进制数输入），求最小的负数的绝对值并输出显示。
说明：①5个有符号数从外部输入；
②一定要使用符号标志位（比如说SF），并且要使用为负的时候转移（比如JS）或不为负的时候转移（比如JNS）指令。
二．CISC模型机系统总体设计
三．操作控制器的逻辑框图
指令寄存器IR
状态条件 操作码 … 地址转移 逻辑 微地址寄存器 地址译码 微命令信号 … 控制存储器 微命令寄存器 P字段 操作控制字段 说明： 在T4内形成微指令的微地址，并访问控制存储器，在T2的上边沿到来时，将读出的微指令打入微指令寄存器，即图中的微命令寄存器和微地址寄存器。
四．模型机的指令系统和所有指令的指令格式
由此可见，本模型机中的指令系统中共有8条基本指令，下表9列出了每条指令的格式、汇编符号和指令功能。 指令格式 指令助记符 功能 15--12 11 10 9 8 7-----------0 IN1 Rd MOV Rd,im CMP Rs,Rd INC Rd 0101 0001 0011 0010 ×× ×× Rs ×× Rd Rd Rd Rd ×××××××× im ×××××××× ×××××××× (Rd)+1→Rd，锁存标志位 立即数→Rd Rs,Rd比较， 输入设备→Rd JNS addr JMP addr OUT1 Rs MOV1 Rs,Rd NOT Rd 0100 0110 1001 1000 0111 ×× ×× Rs Rs ×× ×× ×× ×× Rd Rd addr addr ×××××××× ×××××××× ×××××××× 若大于，则addr→PC addr→PC (Rs)→输出设备 (Rs)→Rd Data取反
指令格式：
（1）I/O指令（单字节） I说明：对Rs和Rd的规定： Rs或Rd 0 0 0 1 1 0 1 1
选定的寄存器 R0 R1 R2 R3 五．所有机器指令的微程序流程图
00 PC→ABUS（I） RD ROM IBUS→IR PC+1 00 P(1) IN1 05 SW→Rd 20 00 00 JMP O6 IR（A） →PC NOT MOV1 07 Rs→X X→Rd 00 08
MOV INC CMP JNS 02 01 03 04 Rs→X IR（I）→Rd Rd→Y Rd→Y Y+1→Rd 锁存CF，ZF ZF 锁存CF，00 00 P(2) 00 00 10 CF=0 ZF=0 OUT1 09 Rs→LED Rs→X -X→Rs 锁存CF，ZF 00 00 CF=1 ZF=1 ROM→BUS BUS→PC 00 00 设计操作控制器单元（即微程序控制器）
（1）设计微指令格式和微指令代码表
CISC模型机系统使用的微指令采用全水平型微指令，字长为25位，其中微命令字段为17位，P字段为2位，后继微地址为6位，其格式如下：
25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 LOAD LDPC LDAR LDIR LDRi RD_B RS_B S2 S1 S0 ALU_B SW_B LED_B RD_D CS_D RAM_B CS_I ADDR_B P1 P2 后继微地址
由微指令格式和微程序流程图编写的微指令代码表如下所示，在微指令的代码表中微命令字段从左边到右代表的微命令信号依次为：LOAD LDPC LDAR LDIR LDRi RD_B RS_B S2 S1 S0 ALU_B SW_B LED_B RD_D CS_D
RAM_B CS_I ADDR_B 微地址 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 微命令字段 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 P1 P2 后继微地址 1 0 000010 0 0 000000 0 0 000001 0 0 000000 0 1 000011 0 0 000100 0 0 100000 0 0 000000 0 0 010010 0 0 010100 0 0 000000 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 （2）设计地址转移逻辑电路
地址转移逻辑电路是根据微程序流程图3-2中的棱形框部分及多个分支微地址，利用微地址寄存器的异步置“1”端，实现微地址的多路转移。
由于微地址寄存器中的触发器异步置“1”端低电平有效，与μA4～μA0对应的异步置“1”控制信号SE5～SE1的逻辑表达式为：（μA5的异步置“1”端SE6实际未使用）
SE5= FS·P(2)·T4 SE4=I7·P(1)·T4 SE3=I6·P(1)·T4 SE2=I5·P(1)·T4 SE1=I4·P(1)·T4
六．嵌入式CISC模型计算机的顶层电路图
CROM:
AA;
七．汇编代码：
MOV R0,00H 功能 ：将0赋给R0 MOV R1,FFH 将FF赋给R1 MOV R2,05H 将05赋给R2 L0:INC R0 计数加1
CMP R0,R2 R0与R2比较，是否输入五个数
JNS L3 是跳转L2输出 IN1 R3 输入一个数到R3
CMP R3,R1 R3和R1比较，锁存CF，ZF JNS L2 跳转L2输出 JMP L1 跳转L1
L1:MOV1 R1,R3 （R3）→（R1） JMP L0 跳转L0 L2: NOT R1 R1取反
INC R1 R1加1
计算机组成原理课程设计(桂林电子科技大学)
