计算机组成原理指令系统设计

安徽理工大学课程设计（论文）

2.系统设计

2.1 指令、微指令系统设计

1．打开CPTH组成原理实验软件，选择[文件|新建指令系统/微程序]，清除原来的指令/微程序系统，观察软件下方的“指令集”窗口，如图2-1所示，所有指令码都“未使用”。

图2-1 指令集窗口

2．选择第二行，即“机器码1”为0000 01XX行，在下方的“助记符”栏填入数据装载功能的指令 助记符“IN”，按“修改”按钮确认。

3．选择第三行，即“机器码1”为0000 10XX行，在下方的“助记符”栏填入指令助记符“MOV”，在“操作码1”栏选择“R1”，表示第一操作数为立即数，在“操作数2”栏选择“A”，表示第二操作数为累加器A。按“修改”按钮确认。

4．选择第四行，即“机器码1”为0000 11XX行，在下方的“助记符”栏填入指令助记符“MOV”，在“操作码1”栏选择“A”， 表示第一操作数为累加器A，在“操作数2”栏选择“R”，表示第二操作数为立即数。按“修改”按钮确认。

5.选择第五行，即“机器码1”为000100XX行，在下方的“助记符”栏填入指令助记符“CPL”，在“操作码1”栏选择“A”，表示第一操作数为累加器A取反，没有操作数2。按“修改”按钮确认。

6. 选择第六行，即“机器码1”为000101XX行，在下方的“助记符”栏填入指令助记符“AND”，在“操作码1”栏选择“A”， 表示第一操作数为累加器A，在“操作数2”栏选择“R”，表示第二操作数为立即数。按“修改”按钮确认。

7. 选择第七行，即“机器码1”为000110XX行，在下方的“助记符”栏填入指令助记符“OR”，在“操作码1”栏选择“A”， 表示第一操作数为累加器A，在“操作数2”栏选择“R”，表示第二操作数为立即数。按“修改”按钮确认。

8. 选择第五行，即“机器码1”为0001 00XX行，在下方的“助记符”栏填入输出数据功能的指令助记符“OUT”，由于此指令隐含指定了将累加器A输出到输出寄存器，所以不用选择“操作码1”和“操作数2”，也可在“操作码1”栏选择“A”,按“修改”按钮确认，结果如图2-2所示。

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图2-2 指令集窗口结果

2.2 模型机的微指令设计

(1)微指令的24位控制位如下：

XRD EMWR EMRD PCOE EMEN IREN EINT ELP MAREN MARDE OUTEN STEN RRD RWR CN FEN X2 X1 X0 WEN AEN S2 S1 S0

(2)设计出的微指令集如图2-3、2-4所示：

图2-3 微指令集1

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图2-4 微指令集2

2.3 异或程序设计

程序设计思路：有等式

，则有程序流程图如图2-5：

开始 先后输入两个数 第一个数存入R1中 第二个数存入R0中 将R0取反，再和R1与的结果存入R2 将R1取反，再和R0与结果存入A 将A和R2或的结果存入A 输出A

图2-5 流程图

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3.系统实现

3.1 程序编写与分析

按照系统分析中得到的指令集，在DJ-CPT816实验软件中新建指令系统，生成.mac文件和.mic文件。在DJ-CPT816实验软件中新建.asm文件,输入程序： IN //准备输入第一个二进制数

MOV R1,A //IN //MOV R0,A //CPL A //AND A,R1 //MOV R2,A //MOV A,R1 //CPL A //AND A,R0 //OR A,R2 //OUT //END

调试窗口如图3-1所示。

输入第一个二进制数到寄存器R1 准备输入第二个二进制数 输入第二个二进制数到寄存器R0 对累加器A里面的值取反

将A和R1与的结果放到累加器A中 将累加器A里的值存入R2 将R1中的值存到累加器A中 对累加器A里面的值取反

将A和R0与的结果放到累加器A中 将A和R2或的结果放到累加器A中 将输出A的值

图3-1 调试窗口

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