技术标签： 计算机组成原理添加新的机器指令
《 计算机组成原理A》课程设计性实验报告
开课实验室：计算机组成原理实验室 年 月 日
实验题目指令扩展实验一、实验目的
深入了解教学计算机微程序控制器的组成和设计技术，包括Am2910器件的功能与具体用法，教学计算机的总体组成和部件之间的连接方法，总之应该深入理解控制器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。
二、设备与环境
TEC-XP+教学机，微机(装有Windows XP、ISPLEVER、ispVM System等软件)。
三、实验内容
在现有的基本指令系统上，扩展2条指令，分别是：
指令一：NXOR DR,SR ，其功能是(DR⊕SR)( DR 。
指令二: SWRM DR,[SR] ,其功能是DR与[SR]的值互换，实现寄存器与内存单元(通过间接寻址方式)之间的数据传送。
四、实验步骤
1、CPU模型
2、微程序控制器组成原理框图
机器指令与微指令关系
① PC:存放下一条机器指令的地址(向指令存储器提供指令地址)。
② 指令存储器：(存放所有机器指令)，经地址译码，选中相应存储单元，取出相应机器指令，送入指令寄存器IR。
③ 指令寄存器IR：存放正在执行的机器指令。机器指令包含两个字段：操作码(OP)、地址码。
④ 由操作码(OP)映射得到微地址(译码过程)，即机器指令所对应的微程序入口地址，存入微地址寄存器。
⑤ 控制存储器存放所有的微程序，经地址译码读出一条微指令。
⑥ 由控制存储器读出的一条微指令存入微指令寄存器。
教学机TEC-XP的控制器提供的控制信号(微指令格式)
① B0-B5字段：DC1:CPU内部总线数据来源选择控制，详见表1-1；DC2:专用寄存器接收控制，详见表1-2。
② B6-B11字段：SSH SCI:最低进位输入、移位输入控制信号，详见表2-1；SST：状态寄存器控制信号，详见表2-2。
③ B12-B19字段：A口：0000表示不使用寄存器，1000表示取IR中的SR，0100表示R4(SP),0101表示R5(PC)；
B口：0000表示不使用寄存器，1000表示取IR中的DR，0100表示R4(SP),0101表示R5(PC)。
表1-1 DC1-CPU内部总线数据来源选择 表1-2 DC2-专用寄存器接收控制
DC1
编码
译码
信号
操作说明
000
/SWTOIB
送开关内容到内部总线
001
/RTOIB
送ALU输出到内部总线
010
/ETOIB
送IR低位字内容到内部总线
011
/FTOIB
送程序状态字到内部总线
100
/
16位机不用
101
/
16位机不用
110
/INTV
送中断向量到内部总线
111
NC
无操作
DC1
编码
译码
信号
操作说明
000
NC
无操作
001
/GIR
指令寄存器接收
010
/
16位机不用
011
/GAR
地址寄存器接收
100
/INTR
恢复中断优先级
101
/INTN
接收中断优先级
110
/EI
用于开中断指令
111
/DI
用于关中断指令
表2-1 状态寄存器 表2-2 最低进位输入、移位输入控制信号
SSH SCI
Cin/Shift
000
Cin = 0
001
Cin = 1
010
Cin = C
100
逻辑移位
101
循环移位
SST
C
Z
V
S
000
C
Z
V
S
001
Cy
ZR
OV
F15
010
内部总线
011
0
Z
V
S
100
1
Z
V
S
101
RAM0
Z
V
S
110
RAM15
Z
V
S
111
Q0
Z
V
S
④ B20-B28字段：I5-I3，I8-I6,I2-I0，为Am2901的9位控制码，详见下表3-1。
I8-I6:运算结果处理
I5-I3:
运算功能
I2-I0:数据来源
编码
通用寄存器
Q寄存器
Y的输出
R
S
000
F→Q
F
R+S
A
Q
001
F
S-R
A
B
010
F→B
A
R-S
0
Q
011
F→B
F
R∨S
0
B
100
F/2→B
Q/2→Q
F
R∧S
0
A
101
F/2→B
F
/R∧S
D
A
110
F*2→B
Q*2→Q
F
R?S
D
Q
111
F*2→B
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