《计算机组成原理》报告微程序设计.doc

计算机组成原理课程设计报告微程序设计指导老师： 肖铁军，赵蕙 学 院： 计算机学院 班 级： 信息安全1501 姓 名： 周里威 学 号： 3150604044 一、个人感想这一个多星期的课设做下来真是收获超大，我强烈建议以后的课可以实验课理论课对半开，现在我们的实验课真是太少了，平时上课基本听不懂，没有实验课根本学不到什么。我刚开始学习计算机组成原理这门课程的时候感觉，这课怎么这么难啊，什么也看不懂，什么也听不懂，除了介绍一些基本的概念的时候，都没听懂过课讲真，于是乎考试也是一脸懵逼，就挂了。但是其实上课期间的实验课还是挺有意思的，能够让我稍微了解一点计算机组成原理的一丁点，但是并没有什么卵用，我还是对之啥也不懂，在这挂科加上啥也不懂之际，迎来了可亲可爱的课设。课设第一天，我在老师在人没来齐就走了的情况下扯了半小时的蛋才开始问到大神，他说老师让我们自己瞎搞先。我当时心里真是一万个What the hell 跑了出来，后来才了解原来这是老师的良苦用心，要是一开始就讲讲讲我也是啥也听不到，还不如先实际操作一下先，老师再讲，效果更好（但最好也要先告诉我们该干什么），于是在大神的帮助下，我开始看书上什么微指令，什么寻址方式，什么汇编指令等等东西，好在我还有之前实验的基础，才看了10分钟就看不下去了。于是在社霸们的神奇的搜寻下，一个牛逼学长的报告已经在群里传开了，于是我顺利的完成了第一天的任务，虽然是抄的，但是我知道只是抄是没用的，于是我就不厌其烦的叨扰大神，让他给我一点一点得讲了每一条指令，每一个数据通路运行图上各个部件是啥有啥用等等，虽然有些似懂非懂，但是我似乎领悟到了什么。第二天开始，我感觉我每天都能学到很多新知识，经过4天的洗礼，我感觉我已经从啥也不懂的小白晋级为青铜圣斗士了，有时其他同学不懂的问题我也能回答一些了，就在我觉得我可以爆发小宇宙的时候，堆栈和中断横亘而来，给了我一个猝不及防的打击，前4天的任务我已经提前半天完成，可剩下的半天我却一点都整不出来，然而听说隔壁的大神已经开始写报告了。于是我开始方了，屁颠屁颠的跑去请教大神，于是我又自己加班跟着另一个班一起做，这么难的东西当然要多花时间才能搞定的啦，虽然到最后都没有完全搞定，但是堆栈，中断的基本原理和简单测试还是实现了，这让我感到一丝安慰，突然发现我的感想似乎写得有点长了。总结一下，实验是个好东西，课设真的很有趣。二、项目任务本项目的任务是针对第2章所述的OpenJUC-II教学机模型机，设计控制器的微程序，实现该模型机的指令系统。通过课程设计理解指令的执行过程，指令系统与硬件的关系，进而加深对计算机的结构和工作原理的理解。三、 报告主体报告我分为三个阶段来描述1 熟悉寻址方式阶段；2 了解算术，逻辑，移位，程序控制等基本常用指令阶段；3 尝试堆栈与中断有关指令阶段；1 熟悉寻址方式阶段 阶段开始我当然是熟悉数据通路图上画了什么AR：地址寄存器；DR：数据寄存器；IR：指令寄存器；PC：时钟信号；SP：栈顶指针寄存器；TR：临时寄存器；ALU：运算器；SHIFTER：移位器；A：暂存寄存器；GRS：寄存器组；IB：总线；WD：写；RD：读；PSW：程序状态标志位；XXoe：出口；XXce：入口。 此阶段第二步是熟悉基本的微指令，取指令，取源操作数，取目的操作数，执行指令，保存数据。以汇编指令 MOV #0001H, 0033H 为测试（1）取指令的微程序微地址（H）微指令（H）微命令微指令运行效果00020080001PCoe,ARoePC送出信号0030到AR00100069002ARoe,RD,DRce,PCinc主存读出地址0030的内容即测试汇编指令到DR002CC000003DRoe,IRceDR把指令送到IR00300000404BM=2BM=2是多分支转移，取源操作数入口为004，所以转向004H。（2）取源操作数微程序微地址（H）微指令（H）微命令微指令运行效果00400000A08BM=5取源操作数入口 BM=5,NA=008H为寄存器寻址，立即寻址入口为00BH。00B20080012PCoe,ARcePC送出信号0031到AR01200069016ARoe,RD,DRce,PCinc主存读出地址0031的内容即源操作数到DR016D000006DRoe,TRce立即寻址直接把立即数放入TR取出的源操作数放在TR中，转到取目的操作数的微程序入口006H（3）取目的操作数微程序微地址（H）微指令（H）微命令微指令运行效果00600000A28BM=5取目的操作数入口BM=5,NA=028H为寄存器寻址，直接寻址入口为02CH。02C20080033PCoe,ARcePC送出信号0032到AR03300069034ARoe,RD,DRce,PCinc主存读出地址0032的内容即目的操作数到DR034C0080035DRoe,ARce直接寻址把地址从DR送到AR03500061036ARoe,RD,DRce直接寻址中没用036D4000007DRoe,TRce直接寻址中没用取出的目的操作数放在A中，转到执行指令的微程序入口007H（4）执行阶段微程序双操作数赋值指令MOV的微程序入口地址为041H微地址（H）微指令（H）微命令微指令运行效果00700000800NOP跳转到MOV的微指令04194000040TRoe,Ace把TR中保存的数据送入A04000300E50SVce,BM=7把A中的数据送入SHIFTER将结果保存在主存中，依Md转移，所以转到051H05160030052Soe，DRce把SHIFTER中的数据送入DR05200052200ARoe,DRoe,WR数据0001写入地址0033里指令执行结果：把0001写入0033地址中。（1）取指令的微程序配图（2）取源操作数微程序配图（3）取目的操作数微程序配图（4）执行阶段微程序配图 前面使用了立即寻址以及直接寻址，以下为其他寻址方式的微程序。（1） 寄存器寻址取源操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令008D0000006GRSoe,TRce取目的操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令028D4000007GRSoe,TRce（2） 寄存器间接寻址取源操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令00850000006GRSoe,TRce取目的操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令02854000007GRSoe,Ace（3） 寄存器自增间接寻址取源操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令00A54080010GRSoe,Ace,ARce01002700011INC,SVce01168000015Soe,GRSce取目的操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令02A54080030GRSoe,Ace,ARce03002700031INC,SVce03168000035Soe,GRSce（4） 立即寻址取源操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令00B20080012PCoe,ARce01200069016ARoe,RD,DRce,PCinc取目的操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令02B00000007NOP（5） 直接寻址取源操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令00C20080013PCoe,ARce01300069014ARoe,RD,DRce,PCinc014C0080015DRoe,ARce01500061016ARoe,RD,DRce016D0000006DRoe,Tce取目的操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令02C20080033PCoe,ARce03300069034ARoe,RD,DRce,PCinc034C0080035DRoe,ARce03500061036ARoe,RD,DRce036D4000007DRoe,Ace（6） 间接寻址取源操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令00D20080017PCoe,ARce01700069018ARoe,RD,DRce,PCinc018C0080019DRoe,ARce01900061014ARoe,RD,DRce取目的操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令02D20080037PCoe,ARce03700069038ARoe,RD,DRce,PCinc038C0080039DRoe,ARce03900061034ARoe,RD,DRce（7） 变址寻址取源操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令00E2008001APCoe,ARce01A0006901BARoe,RD,DRce,PCinc01BD400001CDRoe,Ace01C40700020GRSoe,ADD,SVce02060080015Soe,ARce取目的操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令02E2008003APCoe,ARce03A0006903BARoe,RD,DRce,PCinc03BD400003CDRoe,Ace03C40700032GRSoe,ADD,SVce03260080035Soe,ARce（8） 相对寻址取源操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令00F2008001DPCoe,ARce01D0006901EARoe,RD,DRce,PCinc01ED400001FDRoe,Ace01F20700020PCoe,ADD,SVce取目的操作数阶段微地址（H）微指令（H）微命令02F2008003DPCoe,ARce03D0006903EARoe,RD,DRce,PCinc03ED400003FDRoe,Ace03F20700035PCoe,ADD,SVce2 了解算术，逻辑，移位，程序控制等基本常用指令阶段汇编指令微地址（H）微指令（H）微命令MOV(赋值)04194000040TRoe,aceMOV04000300E50SVce,BM=7ADD(加)04298700E50TRoe,ADD,SVce,PSWce,BM=7ADDC(带进位加)04398B00E50TRoe,ADDC,SVce,PSWce,BM=7SUB(减)04498F00E50TRoe,SUB,SVce,PSWce,BM=7SUBB(带进位减)04599300E50TRoe,SUBB,SVce,PSWce,BM=7AND(与)04699700E50TRoe,AND,SVce,PSWce,BM=7OR(或)04799B00E50TRoe,OR,SVce,PSWce,BM=7XOR(异或)0489A300E50TRoe,XOR,SVce,PSWce,BM=7CMP(比较)04998C00200TRoe,SUB,PSWce,BM=1TEST(测试)04A99400200TRoe,AND,PSWce,BM=1SAR(算术右移)061不会SHL(逻辑左移)06218200E50PSWce,SLce,BM=7SHR(逻辑右移)06318100E50PSWce,SRce,BM=7ROL(循环左移)06400200E50SLce,BM=7ROR(循环右移)06500100E50SRce,BM=7RCL(进位循环左移)066不会RCR(进位循环右移)067不会JC(CF=1跳)06800000626BM=3JNC(CF=0跳)06900000626BM=3JO(OF=1跳)06A00000626BM=3JNO(OF=0跳)06B00000626BM=3JZ(ZF=1跳)06C00000626BM=3JNZ(ZF=0跳)06D00000626BM=3JS(SF=1跳)06E00000626BM=3JNS(SF=0跳)06F00000626BM=3J(条件不满足)02600000200BM=1J(条件满足)027A4000200ARoe,PCce,BM=7JMP(跳转)070A4000200ARoe,PCce,BM=1INC(自增)0711A700E50PSWce,INC,SVce,BM=7DEC(自减)0721AB00E50PSWce,DEC,SVce,BM=7NOT(取反)07319F00E50PSWce,NOT,SVce,BM=7HALT(停机)05800000058NOPNOP(空)05900000200BM=1部分指令配图MOV指令1MOV指令2ADD指令CMP指令SHR指令INC指令3 尝试堆栈与中断有关指令阶段1） 堆栈入栈PUSH微地址（H）微指令（H）微命令微指令运行效果0780030009BSVce把A中的目的操作数放入SHFTER09B6003009CSoe,DRce把SHFTER中的目的操作数放入DR09CF400009DSPoe,Ace把栈顶指针地址放入A中09D02B0009EDEC,SVce把栈顶指针地址减一放入SHFTER09E7C080052Soe,ARce,SPce把减了1的栈顶地址放入AR和SP入栈配图1入栈配图2出栈POP微地址（H）微指令（H）微命令微指令运行效果079B000009FARoe,TRceAR把取到的目的操作数放入TR0A002C610A1SPinc,ARoe,DRce,RD读出栈内的内容到DR0A1D40000A2DRoe,AceDR把栈内的信息送到A0A2003000A3SVceA把栈内的信息送到SHFTER0A380080051TRoe,ARceTR把保存的目的操作数送回AR出栈配图1出栈配图2出栈配图3 测试汇编指令（如上图）MOV #0051H, R2PUSH R2PUSH 0050HPOP 0053HPOP (R2)CALL指令微地址（H）微指令（H）微命令微指令运行效果07AB00000A4ARoe,TRceAR把取到的目的操作数放入TR0A4230300A5SPdec,PCoe,DRcePC送到DR，栈顶指针减10A5E00800A6SPoe,ARce栈顶指针送到AR0A684000052TRoe,PCceTR把取到的目的操作数放入PCRET指令微地址（H）微指令（H）微命令微指令运行效果05AE00800A7SPoe,ARceSP把栈顶指针送到AR0A702C610A8SPinc,ARoe,DRce,RD主存读出栈中内容DR0A8C4000000DRoe,PCceDR把保存的内容送到PC2）中断微地址（H）微指令（H）微命令微指令运行效果EI开中断05C00005200STI,BM=1开中断，BM=1,依中断转移DI 关中断05D00006200CLI,BM=1关中断，BM=1,依中断转移中断隐指令080F4000081SPoe,Ace把栈顶指针地址放入A中08122B30082PCoe,DEC,SVce,DRce把A中的栈顶指针地址自减1放入移位寄存器中，PC送到DR08274080083Soe,Ace,ARce把移位寄存器栈顶指针地址放入A和AR中08300052084ARoe,DRoe,WR把PC写入栈中08402B33085DEC,SVce,DRce,PWSoe栈顶指针自减1放入移位寄存器，PSW送到DR0857C080086Soe,SPce,ARce把移位寄存器栈顶指针地址放入A和SP中08600052087ARoe,DRoe,WR把PSW写入栈中08700027088Droe,INTA中断088C0080089DRoe,ARce取到中断向量表放入AR0890006108AARoe,DRoe,RD主存读出中断地址08AC4006000DRoe,PCce,CLI中断地址送到PCRETI 中断返回05BE00800A9SPoe,ARce把栈顶指针地址放入AR中0A902C610AASPinc,ARoe,DRce,RD栈顶指针自减1，读出栈中保存的PSW信息到DR0AAC00040ABDRoe,PSWce把PSW信息从DR放回PSW0ABE00800ACSPoe,ARce把栈顶指针地址放入AR中0AC02C610ADSPinc,ARoe,DRce,RD栈顶指针自减1，读出栈中保存的PC信息到DR0ADC4005000DRoe,PCce,STI把PC信息从DR放回PC测试汇编指令 MOV #0050H, 0000H MOV #FFFEH, FF00H EIAD: MOV #0003H,R1 NOP DEC R1 JNZ FFCH(PC) NOT FF02H JMP AD0050H : MOV FF08H,R4 RETI中断隐指令配图1中断隐指令配图2RETI指令配图1RETI指令配图2报告完毕鸣谢：肖铁军老师，赵蕙老师以及帮助过我的同学们参考书籍：计算机组成原理 主编 肖铁军 清华大学出版社计算机组成原理实践教程 肖铁军 赵蕙等编著 清华大学出版社目 录第一章 总 论 11.1项目概况 11.2研究依据及范围 21.3结论 31.4建议 4第二章 项目建设的背景和必要性 52.1项目建设的背景 62.2项目建设的必要性 7第三章 项目服务需求分析 9第四章 项目选址与建设条件 114.1选址原则 114.2项目选址 114.3建设条件 12第五章 建设方案与设计 125.1建设规模与内容 125.2总体规划设计 135.3结构方案 185.4主要配套设备 195.5给水工程 205.6排水工程 225.7电气设计 235.8节能设计 26第六章 项目实施进度和招投标管理296.1项目实施进度 296.2招投标管理 31第七章 环境影响分析 317.1项目主要污染源分析327.2 环境保护措施及治理效果 35第八章 消防、安全与卫生防护 378.1 消防 378.2 劳动安全 388.3 卫生防护 39第九章 组织机构、运作方式与项目实施进度399.1 项目建设组织机构399.2项目运营组织机构 419.3劳动定员 42第十章 投资估算和资金筹措4210.1投资估算4310.2项目所需流动资金 4910.3资金筹措 49第十一章 经济和社会效益评价 5011.1 经济效益评价5011.2 社会效益评价 50第十二章 结 论 50 12.1 主要结论 50 12.2 建 议 51附录：1、*发改局关于*迁建工程项目建议书的批复 2、*村镇建设管理所*迁建项目用地红线