1、 江苏大学计算机组成原理课程设计报告专业名称： 软件工程班级学号：软件 1001 2第一天 取操作数微程序的设计和调试1、设计目标设计并调试取操作数的微程序 二、取操作数微流程立即直接间接相对寄存器寻址 寄存器间接寻址 变址寻址 立即 / 直接 / 间接 / 相对寻址取源操作数入口0 0 40 0 85 : M A R1 , 0A R o e , R D , D R c e , P C i n c0 0 F0 1 06 : M A R2 , 1G R S o e , T R c e0 0 80 0 60 : N A A RD R o e , T R c e0 1 60 0 60 : N A A
2、 R进入取目标操作数P C o e , A R c e0 0 AP C o e , A R c e0 0 BA R o e , R D ,D R c e , P C i n c0 0 CD R o e , A R c e0 1 2D R o e , A c e0 1 0D R o e , A c e0 0 DA R o e , R D , D R c e 0 1 5A R o e , R D , D R c e 0 1 3P C o eA D D , S V0 1 1G R S o eA D D , S V0 0 ED R o e , A R c e0 1 4S o e ， A R c e0
3、1 7G R S o e , A R c e0 0 93直接间接相对寄存器寻址 寄存器间接寻址 变址寻址 直接 / 间接 / 相对寻址取目的数入口0 0 60 1 85 : M A R1 , 0A R o e , R D , D R c e , P C i n c0 1 F0 2 06 : M A R2 , 1G R S o e , A c e0 1 80 0 70 : N A A RD R o e , A c e0 2 60 0 70 : N A A RE X E CP C o e , A R c e0 1 AP C o e , A R c e0 1 BA R o e , R D ,D R
4、c e , P C i n c0 1 CD R o e , A R c e0 2 2D R o e , A c e0 2 0D R o e , A c e0 1 DA R o e , R D , D R c e 0 2 5A R o e , R D , D R c e 0 2 3P C o eA D D , S V0 2 1G R S o eA D D , S V0 1 ED R o e , A R c e0 2 4S o e ， A R c e0 2 7G R S o e , A R c e0 1 94三、测试程序、数据及运行结果1、测试内容：立即寻址，直接寻址运行数据：内存地址(H) 机器
5、码(H) 汇编指令0000 077A 5678 0010 MOV #5678H，0010H运行结果及分析：从微地址可以看出，先是取指令 001-002-003-004,再是取源操作数，004-00B-00F-016-006，是立即数寻址方式，再是取目的操作数，006-01B01F-024-025-026-007，是直接寻址方式，最后是执行阶段，007-044-047-072-000，将结果 mov到内存里。2、测试内容：立即寻址，寄存器运行数据：内存地址(H) 机器码(H) 汇编指令0000 0761 5678 MOV #5678H，R1运行结果及分析：5从微地址可以看出，先是取指令 001-
6、002-003-004,再是取源操作数，004-00B-00F-016-006，是立即数寻址方式，再是取目的操作数，006-018-007，是寄存器寻址方式，最后是执行阶段，007-044-046-000，将结果 mov 到寄存器里。由 GRS 可以看出最终结果由 0000 变成了 5678。4、设计中遇到的问题及解决办法才开始的时候，对软件的应用不是很熟悉，遇到一些麻烦，在同学的帮助下，解决了软件应用问题。6第二天 运算指令的微程序设计与调试1、设计目标设计并调试运算指令的微程序。二、运算指令微程序入口地址指 令 编 码指令助记符F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
7、入口地址（H）MOV src, dst 0 0 0 0 0 1 源地址码 目的地址码 044ADD src, dst 0 0 0 0 1 0 源地址码 目的地址码 048ADDC src, dst 0 0 0 0 1 1 源地址码 目的地址码 04CSUB src, dst 0 0 0 1 0 0 源地址码 目的地址码 050SUBB src, dst 0 0 0 1 0 1 源地址码 目的地址码 054CMP src, dst 0 0 0 1 1 0 源地址码 目的地址码 058AND src, dst 0 0 0 1 1 1 源地址码 目的地址码 05COR src, dst 0 0 1
8、0 0 0 源地址码 目的地址码 060XOR src, dst 0 0 1 0 0 1 源地址码 目的地址码 064TEST src, dst 0 0 1 0 1 0 源地址码 目的地址码 068INC dst 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 目的地址码 0A4DEC dst 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 目的地址码 0A8NOT dst 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 目的地址码 0AC三、运算类指令微程序微地址(H) 微指令(H) 微命令 BM NA 注释007 00000800 OP 4 XXX 指令执行入口048 9870006F TRoe, A
9、DD, Sce, PSWce 0 06F ADD04C 98B0006F TRoe,ADDC,SV,PSWce 0 06F ADDC050 98F0006F TRoe,SUB,SV,PSWce 0 06F SUB06F 00000E70 7 070 存结果070 68000000Soe,GRSce0 000ALU 运算，结果送寄存器071 60030072 Soe,DRce 0 072 结果送存储器072 00052000 DRoe,ARoe,WR 0 000四、测试程序、数据及运行结果1、测试内容：ADD 运算运行数据：7内存地址(H) 机器码(H) 汇编指令000000020761 567
10、80B61 F000MOV #5678H，R1ADD #F000, R1运行结果及分析：从微地址可以看出，第一阶段先是取第一条指令（MOV #5678H，R1 ）001-002-003-004,再是取源操作数，004-00B-00F-016-006 ，是立即数寻址方式，再是取目的操作数，006-018-007，是寄存器寻址方式，最后是执行阶段，007-044-046-000，将结果mov 到寄存器里。在 GRS 可以看出由 0000 变成了 5678。第二阶段先是取第二条指令（ADD #F000, R1）001-002-003-004, 再是取源操作数， 004-00B-00F-016-006
11、，是立即数寻址方式，再是取目的操作数，006-018-007，是寄存器寻址方式，最后是执行阶段，007-048-04F-070-000，是 ADD 运算，结果存放在寄存器 GRS 中，可以看出结果为4678，并且产生进位，SZOC=0001，正确。五、设计中遇到的问题及解决办法指令的入口地址开始时没看懂，在同学的点拨下明白了。再是写微程序阶段，完成微程序的输入后，输入时由于不太仔细有一些错误，经过调试发现并改正了错误。经过对每条运算的测试，一些结果不对，在自己的一步一步的查找中，通过和同学的微程序的对照，一一弄懂并改正了。8第三天 CPU 硬件的初级设计与验证一、设计目标在运算器实验的基础上对
12、硬件进行扩充，建立初级 CPU 的数据通路，构造一个只支持运算指令的初级 CPU。二、硬件设计1、PC 模块设计（加上适当注释）module PC(d,q,n_reset,clk,ce,PCinc);input 15:0 d;input n_reset,clk,ce;input PCinc;output 15:0 q;reg 15:0 data;always (posedge clk or negedge n_reset)beginif (!n_reset)data = 0;else if (ce)data = d;else if(PCinc)data = data+1;endassign q
13、 = data;endmodule2、IR 模块设计module IR #(parameter DATAWIDTH=16)(input wire DATAWIDTH-1:0 d,input wire clk,input wire ce,input n_reset,output reg DATAWIDTH-1:0 q);9always(posedge clk or negedge n_reset) beginif (!n_reset)q = 0;else if (ce)q = d;endDR:module DR #(parameter DATAWIDTH=16)(input wire DATAW
14、IDTH-1:0 data_IB,input wire DATAWIDTH-1:0 data_DB,input wire clk,input wire DRce_IB,input wire DRce_DB,input n_reset,output reg DATAWIDTH-1:0 q);always(posedge clk or negedge n_reset) beginif(!n_reset)q=0;else if(DRce_IB)q=data_IB;else if(DRce_DB)q=data_DB;endendmodule3、顶层模块设计（自己增加的设计部分）/TR/TR 寄存器的实
15、例化R #(DATAWIDTH) TR(.q(TR_out),.d(IB),.clk(clock),.ce(TRce),.n_reset(n_reset);buffer #(DATAWIDTH) reg_buffer(.q(IB), .d(TR_out), .oe(TRoe);10/ AR/AR 寄存器的实例化R #(DATAWIDTH) AR(.q(AR_out),.d(IB),.clk(clock),.ce(ARce),.n_reset(n_reset);buffer #(ADDRWIDTH) AR_AB(.q(AB), .d(AR_out), .oe(ARoe_AB);buffer #(
16、ADDRWIDTH) AR_IB(.q(IB), .d(AR_out), .oe(ARoe_IB);/IR/IR 寄存器的实例化R #(DATAWIDTH) IR(.q(IR_out),.d(IB),.clk(clock),.ce(IRce),.n_reset(n_reset);/PCPC PC(.d(IB), .q(PC_out), .n_reset(n_reset), .clk(clock), .ce(PCce), .PCinc(PCinc);buffer #(DATAWIDTH) PC_buffer(.q(IB), .d(PC_out), .oe(PCoe);/DRDR #(DATAWI
17、DTH) DR(.q(DR_out), .data_IB(IB), .data_DB(DB), .clk(clock), .DRce_IB(DRce_IB), .DRce_DB(DRce_DB), .n_reset(n_reset);buffer #(DATAWIDTH) DR_DB(.q(DB), .d(DR_out), .oe(DRoe_DB);buffer #(DATAWIDTH) DR_IB(.q(IB), .d(DR_out), .oe(DRoe_IB);三、验证1、测试内容：ADD 运算运行数据：内存地址(H) 机器码(H) 汇编指令000000020761 56780B61 F000MOV #5678H，R1ADD #F000, R1
