微程序控制器的设计与实现
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目录
1 设计目的 ...................................................................... 3
2 设计内容 ...................................................................... 3
3 具体要求 ...................................................................... 3
4 设计方案 ...................................................................... 3
5 调试过程……………………………………………..11
6 心得体会...............................12
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微程序控制器的设计与实现
一、 设计目的
1) 巩固和深刻理解“计算机组成原理”课程所讲解的原
理，加深对计算机各模块协同工作的认识
2) 掌握微程序设计的思想和具体流程、操作方法。 3) 培养学生独立工作和创新思维的能力，取得设计与调
试的实践经验。
4) 尝试利用编程实现微程序指令的识别和解释的工作
流程
二、 设计内容
按照要求设计一指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。
三、 设计要求
1) 仔细复习所学过的理论知识，掌握微程序设计的思
想，并根据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程序流程。指令系统至少要包括六条指令，具有上述功能和寻址方式。
2) 根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微
程序
3) 将所设计的微程序在虚拟环境中运行调试程序，并给
出测试思路和具体程序段
4) 尝试用C或者Java语言实现所设计的指令系统的加
载、识别和解释功能。 5) 撰写课程设计报告。
四、 设计方案
1) 设计思路
按照要求设计指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻
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址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。从而可以想到如下指令：24位控制位分别介绍如下：
XRD ： 外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出
此信号，从指定外设读数据。
EMWR： 程序存储器EM写信号。 EMRD： 程序存储器EM读信号。
PCOE： 将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。 EMEN： 将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR
和EMRD决定是将DBUS数据写到EM中，还是从EM读出数据送到DBUS。
IREN： 将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPC。
EINT： 中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。
ELP： PC打入允许，与指令寄存器的IR3、IR2位结合，控制程序跳转。
MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MAR。 MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。 OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里。
STEN： 将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。 RRD： 读寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。
RWR： 写寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。
CN： 决定运算器是否带进位移位，CN=1带进位，CN=0不带进位。
FEN： 将标志位存入ALU内部的标志寄存器。
X2：X1：X0: X2、X1、X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的寄存器。具体如下： X2 X1 X0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 第 4 页 共 13 页
输出寄存器 IN_OE 外部输入门 IA_OE 中断向量 ST_OE 堆栈寄存器 PC_OE PC寄存器
1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 D_OE 直通门 R_OE 右移门 L_OE 左移门 没有输出
WEN： 将数据总线DBUS的值打入工作寄存器W中。
AEN： 将数据总线DBUS的值打入累加器A中。
S2：S1：S0: S2、S1、S0三位组合决定ALU做何种运算。 具体如下： S2 S1 S0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 功能 A+W 加 A-W 减 A|W 或 A&W 与 A+W+C 带进位加 A-W-C 带进位减 ~A A取反 A 输出A
模型机的寻址方式分五种：
累加器寻址： 操作数为累加器A，例如“CPL A”是将累
加器A值取反，还有些指令是隐含寻址累加器A，例如“OUT”是将累加器A的值输出到输出端口寄存器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，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A。
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