指令、微指令设计

实验设计指令/微指令系统

一、实验目的

CP226计算机组成原理实验仪，可以由用户自己设计指令/微指令系统。自己可以在现有的指令系统上进行扩充，加上一些较常用的指令，也可重新设计一套完全不同的指令/微指令系统。

1．在设计指令的过程中理解和掌握各个单元、总线信号的功能，以及与数据的流向的关系。

2．根据掌握情况设计每条指令，明确每条指令需要几个机器周期，每个机器周期需要完成的任务，对相容性的微操作采用并行执行的方式以使指令简化，提高执行效率。

二、实验仪器

CP226计算机组成原理实验仪、CP226计算机组成原理软件

三、实验内容

2.创建新指令系统文件名为：new.dat

打开CP226 组成原理实验软件，选择[文件|打开指令系统/微程序]，调入一个已有的

指令系统文件insfile1.dat，参考原来文格式，输入如下文件后，清除原来的指令系统，选择[文件]＼另存为new.dat。助记符号指令码字节数

MOV R0,#* 04 2

MOV R1,#* 05 2

MOV R2,#* 06 2

MOV R3,#* 07 2

STO R0,* 08 2

STO R1,* 09 2

STO R2,* 0A 2

STO R3,* 0B 2

ADDC R0,#* 0C 2

ADDC R1,#* 0D 2

ADDC R2,#* 0E 2

ADDC R3,#* 0F 2

注：助记符中，#表示立即数，＊表示十六进制数，＠表示间址寻址

04-0F表示相应指令的入口地址，最后一列为该指令所占的字节数。

3. 创建新微指令系统文件名为：new.mic

打开CP226 组成原理实验软件，选择[文件|打开指令系统/微程序]，调入一个已

有的微指令系统文件insfile1.mic，参考原来文件格式，待下面微程序代码确定后相应输入

下表，然后清除原来的微指令系统，选择[文件]＼另存为new.mic．

_FATCH_ T0 00 CBFFFF 指令寄存器IR PC输出 A输出写入 +1

01 FFFFFF A输出 +1

02 FFFFFF A输出 +1

03 FFFFFF A输出 +1

MOV R?, #II T1 04 C7FBFF 存贮器值EM 寄存器R? PC输出 A输出 +1 +1

T0 05 CBFFFF 指令寄存器IR PC输出 A输出写入 +1

06 FFFFFF A输出 +1

07 FFFFFF A输出 +1

STO R?, MM T2 08 C77FFF 存贮器值EM 地址寄存器MAR PC输出 A输出 +1 +1

T1 09 D7BBFF 存贮器值EM 寄存器R? MAR输出 A输出 +1

T0 0A CBFFFF 指令寄存器IR PC输出 A输出写入 +1

0B FFFFFF A输出 +1

ADDC R?, #IIT3 0C C7FFEF 存贮器值EM 寄存器W PC输出 A输出 +1 +1

T2 0D FFF7F7 寄存器R? 寄存器A A输出 +1

T1 0E FFFA9C ALU直通寄存器R? 标志位C，Z 加运算 +1

T0 0F CBFFFF 指令寄存器IR PC输出 A输出写入 +1

下面根据指令的功能来设计相应的微程序。

⑴将窗口切换到“uM 微程序”窗口，每个程序开始要执行的第一条微指令应是取指操作，因为程序复位后，PC 和uPC 的值都为0，所以微程序的0 地址处就是程序执行的第一条取指的微指令。取指操作要做的工作是从程序存储器EM 中读出下条将要执行的指令，并将指令的机器码存入指令寄存器IR 和微程序计数器uPC 中，出下条操作的微指令。根据此功能，观察窗口下方的各控制信号，有“勾”表示信号为高，处于无效状态，去掉“勾”信号为低，为有效状态。要从EM 中读数，EMRD 必需有效，去掉信号下面的“勾”使其有效；读EM的地址要从PC 输出，所以PCOE 要有效，允许PC 输出，去掉PCOE下面的“勾”，PCOE有效同时还会使PC加1，准备读EM的下一地址；IREN是将EM 读出的指令码存入uPC 和IR，所以要去掉IREN 的“勾”使其有效。这样，取指操作的微指令就设计好了，取指操作的微指令的值为CBFFFFH。然后把助记符＂_FATCH_＂，状态＂T0＂，微地址＂００＂，微程序＂CBFFFFH＂（其余为注释可略），按照上表格式填入，其余类同．

(2)MOV R?, #II 本指令是将立即数装入通用寄存器R？中，为两个状态周期。

首先要从EM 中读出立即数，并送到数据总线DBUS，再从DBUS 上将数据打入寄存器R0中，按照这个要求，从EM中读数据，EMRD 应该有效，EM 的地址由PC 输出，PCOE 必需有效，读出的数据送到DBUS，EMEN 也应有效,要求将数据写入R? 中,RWR也要有效，同时由.DAT文件中的相应指令的入口地址的最低两位选定R?寄存器（00选定R0，01选定R1，10选定R2，11选定R3）。此处设计的“MOV R?,#II”指令有两个状态周期，T1 状态将所有有效位下面的“勾”去掉，使其有效，这条微指令的值为C7FBFFH。为了保证程序的连续执行，每条指令的最后必需是取指令，取出下条将要执行的指令。T0 状态取指微指令的值为CBFFFFH。

（3）STO R?,MM 本指令是将存储器MM地址的值加入累加器R?中，为三个状态周期。

在T2状态时，将PC值做为程序存储器EM 的地址，所以，PCOE应有效，从程序存储器中读出数据，并将读出的数据送到DBUS 总线上则EMRD、EMEN要有效，再将DBUS 总线上的数据打入地址寄存器MAR，则MAREN有效，uPC 同时加1，取出下条微指令准备执行。按照这个要求，这条微指令的值为C77FFF。

在T1状态时，将地址寄存器MAR 的值送到地址总线ABUS上，则MAROE有效，以MAR的值做为程序存储器的地址，读出数据并送到数据总线DBUS，则EMRD、EMEN有效。同时将此数据存入寄存器R?中，由.DAT 文件中的相应指令的入口地址的最低两位选定R?寄存器（00选定R0，01选定R1，10选定R2，11选定R3），RWR有效以写入R?。同时uPC 加1，取出下条微指令准备执行。按照这个要求，在T1 状态，微指令的值为D7BBFF。在T0状态时，微指令执行取指令操作，取指微指令的值为CBFFFFH。

（4）ADDC R?,#II 本指令是将立即数I I 加入寄存器R?中，带进位，为四个状态周期。

在T3状态时，首先要以PC作为地址从EM 中读出立即数，并送到数据总线DBUS，再从DBUS 上将数据打入寄存器器W中，按照这个要求，从EM中读数据，EMRD 应该有效，EM 的地址由PC 输出，PCOE 必需有效，读出的数据送到DBUS，EMEN 也应有效,要求将数据存入W中,WEN 也要有效，因此这条微指令的值为

C7FFEFH。

在T2状态时，从R?中读取数据并将独处的数据送到DBUS，则RRD应有效，由.DAT文件中的相应指令的入口地址的最低两位选定R?寄存器（00选定R0，01选定R1，10选定R2，11选定R3）。再将DBUS上的数据打入累加器A，则AEN应有效。因此这条微指令的值为FFF7F7H。

在T1状态时，执行带进位的加法操作，并将结果存入R?中。执行带进位的加法操作，S2S1S0 的值应为100（二进制），结果无需移位直接输出到DBUS，X2X1X0 的值就要为100（二进制），从DBUS 将数据再存入R?中，RWR应有效。FEN有效，完成的操作是将标志位存入标志寄存器F(ALU 内部)根据上面描述，T1状态时将X2X1X0、RWR、S2S1S0、FEN都置成有效和相应的工作方式，此微指令的值为FFFA9C H。

在T0状态，取出下条将要执行的指令，取指微指令的值为CBFFFFH。

4.创建新指令集文件名为：new.mac，供指令集窗口显示（可略）。

打开CP226 组成原理实验软件，选择[文件|打开指令系统/微程序]，调入一个已有的指令集文件

insfile1.mac，参考原来文件格式，输入如下文件后，清除原来的指令系统，选择[文件]＼另存为new.mac．

_FATCH_ 000000xx 00-03 1 实验机占用不可修改复位后所有寄存器清0首先执行_FATCH_ 指令取指

MOV R?,#II 000001xx 04-07 II 2

STO R?,MM 000010xx 08-0B MM 2

ADDC R?,#II 000011xx 0C-0F II 2

5.在源程序窗口输入下面测试程序

MOV R0,#12H

MOV R1,#01H

STO R0,10H

ADDC R0,#03H

将程序另存为NEW.ASM，选择[文件|调入指令系统/微程序]，调入new.mic，将程序汇编成机器码，观察反汇编窗口，会显示出程序地址、机器码、反汇编指令。

按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，数据是否按照设计要求流动，寄存器的输入/输出状态是否符合设计要求，各控制信号的状态，PC及uPC 如何工作是否正确。

四、实验总结

这次实验让自己动脑亲手设计了计算机的指令系统，有相当大的收获。从起初的似懂非懂，到后来一步一步地把每一条原有指令的相关数值弄明白，直至最后自己将指令一条条亲自设计出来，并得以实现，这是一个相当漫长的学习过程。

1.我想决定这次实验成败与否的关键在于是否细心，因为每一条微指令在实现其功能时，相应微指令值的每一位都不能有丝毫的差错。同时对每条指令要明确它要分为那几个CPU周期来完成，每一个周期的数据流向是怎样的，都是很重要的。

2.还有对R0-R3的指定，开始一直不明白是怎么怎么指定的，后来才知道是在.DAT文件由对应于指令的指令码的最低两位来选定R0-R3，即硬件系统需要指令机器码的最低两位做为R0-R3 寄存器寻址用，同时指令机器码要忽略掉这两位。

总之，这次实验让自己对指令系统及计算机内部实现原理有了更深入的理解和掌握，虽然设计的两条指令实现的功能相对而言比较简单，但这个过程中自己有太深的体会，而这却是不可多得的。

计算机组成原理课程设计(微程序)报告

微程序控制器的设计与实现

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)

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

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 输出寄存器 0 0 0 IN_OE 外部输入门 0 0 1 IA_OE 中断向量 0 1 0 ST_OE 堆栈寄存器 0 1 1 PC_OE PC寄存器

《简单的周期》教学设计

苏教版四年级数学上册 《简单的周期》教案及反思陶红 教学内容：苏教版教材小学数学第七册30页～31页实践活动。 教材简析：周期现象是有规律的现象，规律表现为一种周而复始、循环出现的结构，这种确定的结构是现象的周期。周期现象的教学价值在于培养学生通过眼前预料以后、通过部分把握整体、通过有限想像无限的能力，使学生形成探寻规律、发现规律、遵循规律、利用规律的数学意识。 设计思路： 课堂上通过小组交流、班级汇报分享成果；利用学生对问题的讨论结果，进行例题学习，以问促思，从而培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力。同时采用不同形式、不同层次的讲解，在加强对学生在体会不同策略解决问题的同时，逐步对方法进行优化，促进了学生思维能力的提高。最后，对生活中周期现象的收集，让学生体会到数学与生活密不可分，从而产生对数学学习深厚的兴趣，对知识强烈的渴求。 学情分析： 四年级学生已具有一定探究规律的能力，有一定的生活经验，能够从生活中发现一些简单的周期规律现象，只是他们还不能完整清晰地表述其规律，借助具体的现象去观察，能够从部分推断出整体情况。在有规律的分组中，学生能够与已掌握的有余数的除法计算经验联系起来。教师只要调动学生的学习需求，启发学生理解周期现象的结构特点，创造充分的自主探究、合作交流的学习过程。学生能够寻求解决周期问题的策略，并体会除法计算的优越性。 教学目标： 1、通过数学活动的情境，学生探索并发现简单周期现象中的排列规律，能够用简洁准确的语言描述规律，并根据规律确定某个序号所代表的是什么物体或图形。 2、通过自主探索合作交流，学生主动经历自主探索、合作交流的过程，体会画图、列举、计算等解决问题的不同策略以及方法逐步优化的过程。 3、经历一个数学化的过程，使学生对解决问题的方法进行优化，理解和掌握用除法计算解决问题的方法；体会数学与日常生活的联系，获得成功的体验。 教学重点： 让学生经历探索和发现规律的过程，体会画图、分类、计算等多样化的解决问题的策略，掌握用除法的逐步优化过程。 教学难点：

计算机组成原理课程设计微程序设计

《计算机组成原理》课程设计报告 ——微程序设计 指导老师：丁伟 学院：计算机学院 班级：软件 1501 姓名： 学号：

一、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。 二、项目设计 本项目预期分为6个上机设计步骤： Day1：熟悉微程序的设计和调试方法 Day2：双操作数指令的设计与调试 Day3：条件转移指令的设计与调试 Day4：移位指令的设计与调试 Day5：堆栈相关指令的设计与调试 Day6：中断系统的设计与调试 通过上述实践步骤，初步达成微程序设计要求，针对不同产品提出的不同要求，通过编写相应符合的微程序汇编指令，达到预期效果和收益。 三、项目需求 OpenJUC-II模型机、Quartus II软件、虚拟实验板软件、Windows计算机、预先编写完成的.sof和.scc文件。

取指令字段 取目的操作数入口取源操作数 寄存器寻址入口 寄存器间接 寄存器自增间接 立即寻址 直接寻址 间接寻址 变址寻址 相对寻址 进入取目阶段

取目的操作数阶段 从微地址028至02F依次为寄存器寻址，寄 存器间接寻址，寄存器自增间接寻址，02B 为空，直接寻址，间接寻址，变址寻址，相 对寻址 进入执行阶段 从41开始为 MOV,ADD,ADDC,SUB,SUBB,AND,OR,XOR,CMP, TEST的入口地址

保存结果的控存 SAR,SHL,SHR,ROL,ROR,RCL,RCR控存 JC,JNC,JO,JNO,JZ,JNZ,JS,JNS控存 转移的控存

四年级简单的周期教学设计

《简单的周期》教学设计 实验小学阚黎 教学内容： 苏教版小学数学第七册第30、31页 教材分析： 《简单的周期》是新教材增加的新内容，重在“发现”，发现规律的价值是帮助学生解决问题。教材精选了生活中按规律摆放的盆花、彩灯、彩旗等场景，把学生的注意力集中到对不同物体摆放规律的观察上，在教师的指导下经历探索规律和解决问题的过程。 学情分析： 四年级学生已具有一定探究规律的能力，有一定的生活经验，能够从生活中发现一些简单的周期规律现象，只是他们还不能完整清晰地表述其规律，借助具体的现象去观察，能够从部分推断出整体情况。在有规律的分组中，学生能够与已掌握的有余数的除法计算经验联系起来。教师只要调动学生的学习需求，启发学生理解周期现象的结构特点，创造充分的自主探究、合作交流的学习过程。学生能够寻求解决周期问题的策略，并体会除法计算的优越性。 教学目标： 1.使学生结合具体情境，探索并发现简单周期现象中的排列规律，能根据规律确定某个序号所代表的是什么物体或图形。 2.使学生主动经历自主探索、合作交流的过程，体会画图、列举、计算等解决问题的不同策略以及方法逐步优化的过程。

3.使学生在探索规律的过程中体会数学与日常生活的联系，获得成功的体验。 设计理念： 《简单的周期》一课，原是苏教版五年级上册第五单元的内容，新教材将它提前放在了四年级上册中。在没有学过画图法、列举法时，来学习本课时内容，这对学生活动的层次性和实效性要求就特别高。因此在教学中我主要设计了三个层次，首先是初步感知并引发兴趣，其次是深入并归纳规律，最后是回顾与反思。 教学重点： 在探索和发现规律的过程，让学生选择合适的策略解决这类排列规律的问题。 教学难点： 在解决策略中，确定几个物体为一组，怎样根据余数来确定某个序号所代表的是什么物体或图形。 教学具准备： 多媒体课件 教学方法： 谈话法、探究法、小组合作法、讲授法 教学过程： 一、游戏导入，激发兴趣 1、小游戏： （1）比比谁的记忆力强：

微指令设计

(1) 设计一条指令,比较SR内容与[ADDR]. 若SR<[ADDR],则SR+[ADDR]->[ADDR]; 否则SR-[ADDR]->[ADDR]. 指令格式：D4 0 SR ADDR 设计分析： 100：把PC的值（即ADDR的地址）送到AR中，然后PC+1 101：用MEM->AR将ADDR从内存中取出并送到AR中 102：利用SR-MEM->Q计算SR与[ADDR]的差，并让各标志位接受ALU的运算结果，103：若S=1（即SR<[ADDR]），条件转移到105，否则顺序执行104 104：将Q的值（即SR-[ADDR]）送到[ADDR]中 105：AR<[ADDR]时转移到此处，计算SR+[ADDR]并送到Q寄存器中 106：将Q寄存器的值送到[ADDR]中 微程序: 100H: PC->AR,PC+1->PC: 0000 0E00 A0B5 5402 101H: MEM->AR: 0000 0E00 10F0 0002 102H: SR-MEM->Q,接受标志: 0000 0E01 01D0 0080 103H: S=1（即AR<[ADDR]）时，条件转移到105: 0041 43B0 9080 0000 104H: Q->MEM,CC#=0: 0029 0300 1020 0010 105H: SR+MEM->Q: 0000 0E00 00D0 0080 106H: Q->MEM,CC#=0: 0029 0300 1020 0010 A800 MOV R1,900 MOV R2,7 MOV R3,100 LDMC RET G800 A820 MOV R7,0001 MOV R1,0002 MOV [082A],R1 NOP NOP RET E826 D407 082A G820 U820 运行结果如下： 0820:2C70 0001 MOV R7, 0001

人教版小学数学三年级下册6.2《计算简单的经过时间》教学设计

《计算简单的经过时间》 一、教学目标 （一）知识与技能 初步理解时间和时刻的意义，会计算简单的经过时间，加深学生对24时计时法的认识。 （二）过程与方法 在自主探究计算简单的经过时间过程中，初步掌握一些求简单的经过时间的方法，进一步发展学生的推理能力和解决问题的能力。 （三）情感态度和价值观 体会简单的时间计算在生活中的应用，建立时间观念，体会合理安排时间的重要性，养成珍惜时间的良好好习惯。 二、教学重难点 教学重点：会计算简单的经过时间，加深学生对24时计时法的认识。 教学难点：理解计算经过时间方法的原理。 三、教学准备 课件、钟面。 四、教学过程 （一）创设情境，提出问题 课件出示情境图： 教师：从情境图中，你了解了哪些信息？ 学生汇报交流。 教师：根据信息你能提出数学问题吗？ 预设：到奶奶家要坐多长时间的火车？

教师：这个问题怎么解决呢？这就是这节课我们要学习的计算简单的经过时间。 （板书：计算简单的经过时间） （二）自主探究，寻找策略 1．学生独立思考，寻找解决问题的办法。 教师：解决这个问题，你有什么好办法吗？ 2．小组讨论交流。 教师：和同学说一说你是用什么办法解决问题的。 3．全班汇报。 请各小组派代表向全班汇报。 预设： （1）在钟面上通过拨针的方法，数出到奶奶家要坐9小时的火车。（操作演示） （2）利用普通计时法分段计算。先求出上午坐火车的时间，再加上下午坐火车的时间。即：12－9＝3（小时），3＋6＝9（小时）。 结合学生的汇报教师出示“时间轴”进行演示。 （3）运用24时计时法计算。将下午6时用24时计时法表示，用结束的时刻减开始的时刻，就等于经过的时间。下午6时是18︰00，18－9＝9（小时）。 结合学生的汇报教师出示“时间轴”进行演示。

模型计算机系统的设计与实现

题目：模型计算机系统的设计与实现学生姓名： 学院： 班级： 指导教师： 2010年1 月8 日

内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书 课程名称：计算机组成与结构课程设计学院：信息工程学院班级：计07-_3班__ 学生姓名：武宝全 _ 学号： 200710210023 指导教师：董志学王晓荣邢红梅

摘要 本次课程设计要求设计实现一个简单8位模型计算机系统，包括用可编程器件实现的运算器，微程序控制器，存储器,简单输入／输出接口和设备,时序和启停控制等电路。通过自己定义的一套指令系统，主要实现算术A加B,A+/B运算,逻辑A·B,置B运算，输入指令，输出指令和存储器存数指令。由微程序控制器按照微指令格式给出下地址，并将结果存入存储器。用Protel电路设计软件画出所设计的模型机系统的电路原理图，包括运算器，微程序控制器，存储器、简单输入／输出设备、时序和启停等电路。用可编程器件EPM7123实现运算器，并借助MAXPLUSII软件实现其功能。在QDKJ－CMH－CPLD试验平台上调试并进行验证。 关键字：微程序、控制器、存储器、

引言 通过俩周的组成与结构设计，设计一个8位模型计算机系统，包括用可编程器件实现的运算器，微程序控制器，存储器,简单输入／输出接口和设备,时序和启停控制等电路。设计工作是在之前的验证实验基础之上完成的，通过自己的思维，实现微程序机的一些基本的逻辑运算。根据现有的二进制指令系统，条件为模型计算机系统为8位模型机，运算器为8位运算器，数据总线和地址总线都为8位，输入设备为8位开关，输出设备为8位发光二级管指示灯。在现有的芯片内烧制自行设计的微指令，达到在输入一个数据后自加，减一，实现自行跳转。 在设计完成后，再输入数据04后得出07的结果，并实现跳转。

计算机组成原理 《8位指令系统结构(ISA)的设计和实现》

1 关于此次课程设计 1.1 课程设计目的 本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一，是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。目的是通过一个完整的8位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。 1.2课程设计内容及要求 基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统，设计和实现一个8位指令系统结构（ISA），通过调试和运行，使设计的计算机系统能够完成指定的功能。 设计过程中要求考虑到以下各方面的问题： （1）指令系统风格（寄存器-寄存器，寄存器-存储器，存储器-存储器）； （2）数据类型（无符号数，有符号数，整型，浮点型）； （3）存储器划分（指令，数据）； （4）寻址方式（立即数寻址，寄存器寻址，直接寻址等）； （5）指令格式（单字节，双字节，多字节）； （6）指令功能类别（算术／逻辑运算，存储器访问，寄存器操作，程序流控制，输入／输出）。 要求学生综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识，理解和熟悉计算机系统的组成原理，掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法，掌握指令系统结构设计的一般方法，掌握并运用微程序设计（Microprogramming）思想，在设计过程中能够发现、分析和解决各种问题，自行设计自己的指令系统结构（ISA）。

2 分析阶段 2.1 微指令格式分析 微指令格式如下表： 表2-1 微代码定义 （1）字段24～19控制运算器的控制端，通过改变S3～CN来决定对数据进行何种算术或逻辑运算。本设计中全部为正逻辑运算。 （2）字段18为控制对主存W/R的开关 Y1、Y2进行选择。 （4）字段15～7为A、B、C三个开关控制端。

《简单的周期》教学设计

《简单的周期》教学设计 昆山市玉山镇司徒街小学陈静 教学内容：苏教版教材四年级上册第30-31页。 教材分析： 本次探索规律，把贴近学生的生活和认知水平的简单周期现象作为研究对象，着重观察若干个物体有规律的排列，发现并描述排列规律，还要根据周期规律对后续排列作出判断。通过活动，激发学生探索规律的热情，提高发现规律的能力，培养遵循和利用规律的态度。 学情分析： 学习本课内容之前，学生已经掌握了有余数除法，在计算方面为本单元的学习打下了坚实的基础。在低年级的学习中，学生学习过间隔排列的规律，多次经历寻找数或图形简单排列规律的过程。所以，学生积累了一些探索规律的经验，初步具备了探索简单数学规律的能力。 教学目标： （1）知识与技能：使学生结合具体情境，探索并发现简单周期现象中事物的排列规律，能根据规律确定某个序号代表的是什么物体或图形。 （2）过程与方法：使学生经历自主探索、合作交流的过程，体会画图、计算等解决问题的不同策略，积累数学活动经验，感悟基本数学思想，感受数学思考的条理性。 （3）情感态度与价值观：使学生在探索与发现规律的过程中，体会数学与日常生活的联系，增强学好数学的自信心。 教学重点：经历探索和发现规律的过程，体会画图、列举、计算等多样化的解决问题的策略，掌握用除法的方法解决问题。 教学难点：根据余数的情况判断具体的物体或图形。 教学准备：学生用作业纸，多媒体课件。 教学过程： 一、游戏激趣，感知规律。 第一轮记忆力大比拼。 1.谈话引入活动。 同学们，今天老师想跟你先来一个记忆力大比拼的游戏。 把全班同学分为红队和蓝队。 2.蓝队赢了。 提问：采访一下我们红队的同学们，你有什么想说的？

计算机组成原理指令系统设计

课程设计说明书 题目: 指令系统设计 院系：计算机科学与工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2013年 11 月 25 日

安徽理工大学课程设计（论文）任务书 2013年11月25日

安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表

摘要 在飞速发展的科技社会中，计算机被应用到各行各业，各个领域中。人们渐渐地步入自动化、智能化的生活阶段。本次计算机组成原理课程设计课题是基本模型机的设计与实现。利用CPU与简单模型机来实现计算机组成原理课程及实验中所学到的实验原理和编程思想，硬件设备自拟，编写指令的应用程序，用微程序控制器实现了一系列的指令功能，最终达到将理论与实践相联系。本次设计完成了各指令的格式以及编码的设计，实现了各机器指令微代码，设计基本模型机的指令系统（包括逻辑与，逻辑或，算术加，减运算，输入，输出，转移，传送指令），形成具有一定功能的完整的应用程序。 简言之，这次设计，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一条微程序，一条微程序又有若干微指令组成，一条微指令的功能由24位操作信号（即控制位）实现。 这一课题的实现不仅使我们对各种微指令有了熟练的掌握，更对有关知识的深入学习打下基础。关键词：指令系统，微指令，机器指令，异或

目录 1.系统分析 (1) 1.1 设计准备 (1) 1.2 设计目标 (3) 2.系统设计 (4) 2.1 指令、微指令系统设计 (4) 2.2 模型机的微指令设计 (5) 2.3 异或程序设计 (6) 3.系统实现 (7) 3.1 程序编写与分析 (7) 3.3 调试结果 (8) 4.总结 (10) 4.1 设计体会 (10) 4.2设计改进 (10) 参考文献 (11)

微程序控制器的设计与实现

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、设计具体要求 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、撰写课程设计报告。

四、设计环境 1、伟福COP2000型组成原理实验仪，COP2000虚拟软件。 2、VC开发环境或者Java开发环境。 五、设计方案 （1）设计思想 编写一个指令系统，根据所编写的指令的功能来设计相应的微程序。首先利用MOV传送指令来给寄存器和累加器传送立即数，实现立即数寻址；利用寄存器寻址方式，用ADDC指令对两者进行相加运算；利用寄存器间接寻址方式，用SUB指令实现减运算；利用累加器寻址方式，用CPL指令实现对累加器寻址；利用存储器寻址方式，用JMP 指令实现程序的无条件跳转。这样，所要设计的指令系统的功能就全部实现了。 （2）微指令格式 采用水平微指令格式的设计，一次能定义并执行多个并行操作微命令的微指令，叫做水平型微指令。其一般格式如下： 按照控制字段的编码方法不同，水平型微指令又分为三种：全水平型(不译法)微指令，字段译码法水平型微指令，以及直接和译码相混合的水平型微指令。 （3）24个微指令的意义 COP2000 模型机包括了一个标准CPU 所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右

公开课简单的周期教学设计

简单的周期 教学内容：苏教版四年级上册数学第30、31页。 教学目标 1、使学生结合具体情境，探索并发现简单周期现象中的排列规律，能根据规律确定某个序号所代表的是什么物体或图形。 2、使学生主动经历自主探索、合作交流的过程，体会画图、列举、计算等解决问题的不同策略以及方法逐步优化的过程。 3、使学生在探索规律的过程中体会数学与日常生活的联系，获得成功的体验。 教学重点、难点：让学生探索和发现规律的过程，体会画图、列举、计算等多样化的解决问题的不同策略以及方法逐步优化的过程 教学准备：多媒体 教学过程： 一、创设情境，感知规律 1、国庆节公园、街道到处张灯结彩，彩旗招展。增添了节日的喜庆气氛。(出示教材场景图）师：这是其中的一个美丽场景,我们一起看这一幅图，从图中，你都看到些什么？（盆花、彩灯、彩旗），说一说你都发现了什么？（彩灯、彩旗、盆花的排列都是有规律的。）说一说排列的规律。师：像这样周而复始、循环出现的规律在我们的生活中随处可见，这节课，我们就一起来研究排列规律。（板书课题） 2、我们班是男生优秀还是女生优秀？（让学生们自己说说）为什么呢？到底谁更优秀我们课堂上比试比试，好不好？ 3、今天我们比什么呢？请看大屏幕，比一比咱们的记忆力！王老师这里有两组数据都是12位数，两组时间都为五秒钟，男生看第一行的，女生看第二行的。如果男生记住了就算男生赢，如果女生记住了就算女生赢好不好？准备好了没有？出示：A：2536496481，B：123412341234。 4、问：这个比赛结果能否说明女生的记忆力比较好？为什么？ 不公平在哪？男生简单（简单到什么地方？） 过渡：孩子们看来有规律真好，不但有利于我们记忆还能帮我们推算出后面的情况。今天王老师和同学一起到课堂中去找规律。 二、自主探究，发现规律。 1、首先我们看盆花（点击出示盆花小图） 初步提问：在图中，我们能看到几盆花？如果继续照这样摆下去，从左起第9盆花是什么颜色的？第10盆花是什么颜色的？ 2、深度提问：照这样摆下去，左起第19盆花是什么颜色的花？能解决这个问题吗？（生先猜一猜）这仅仅是我们的猜测，猜测就一定正确吗？还得验证？还得有理由？能把你的解决过程画在或写在纸上吗？

《简单的周期》教案

苏教版四年级数学上册 《简单的周期》教案 教学目标 1、使学生结合具体情境，探索并发现简单周期现象中的排列规律，能根据规律确定某个序号所代表的是什么物体或图形。 2、使学生主动经历自主探索、合作交流的过程，体会画图、列举、计算等解决问题的不同策略以及方法逐步优化的过程。 3、使学生在探索规律的过程中体会数学与日常生活的联系，获得成功的体验。 教学重点、难点 重点：让学生探索和发现规律的过程，体会画图、列举、计算等多样化的解决问题的不同策略以及方法逐步优化的过程。 难点：多样化的解决问题的不同策略。 教具准备 多媒体课件 教学过程 一、创设情境，感知规律 游戏“男生女生数字记忆大PK比赛”引出课题找规律。 二、自主探究，发现规律，体会多样的解题策略。 国庆节公园、街道到处张灯结彩，彩旗招展。增添了节日的喜庆气氛。(出示教材场景图）师：这是其中的一个美丽场景, 我们一起看这一幅图，从图中，你都看到些什么？（盆花、彩灯、彩旗），说一说有什么共同的特点？（彩灯、彩旗、盆花的排列都是有规律的，都是几个一组。） 1、由近及远，首先我们看盆花（点击出示盆花小图）初步提问：在图中，我们能看到几盆花？如果继续照这样摆下去，从左起第9 盆花是什么颜色的？第10 盆花是什么颜色的？ 2、深度提问：照这样摆下去，左起第19 盆花是什么颜色的花？能解决这个问题吗？

（生先猜一猜）这仅仅是我们的猜测，猜测就一定正确吗？还得验证？还得有理由？能把你的解决过程画在或写在纸上吗？①提供足够时空，先让学生独立思考，用自己喜欢的方法试着解决；②待大多数学生形成初步的认识之后，再组织学生在小组里交流。（教师注意每个小组交流情况，发现不同的策略，帮助有困难的学生，作适当调整。） 3、全班交流。引导：同学们已经在小组里交流了自己的想法，谁愿意把你们小组的意见介绍给全班同学？（学生站在位置上口头说， 教师适时展示、写算式、追问）学生小组可能提出如下的想法。（随生适当板书：画图推想计算） （1）画图的策略。教师提问：你一共画了多少个圆？ （2）计算的策略：把每3 盆花看作一组，19÷3=6 （组）……1（盆），第19 盆是蓝花。 针对算式，教师提问：能说说3 是从哪里来的？6 什么意思？1 呢？学生一边说，教师一边结合前面学生画的图解释. 师述：像这样，每3 盆花看作一组， 把19÷ 3=6……1，那就有这样的6 组。注意6 的单位是“组”，而不是“盆”？余下的1 盆指得是哪一盆？为什么？ 强调：第19 盆花的颜色和每组中的第几盆花相同？要确定左起第19盆花是什 么颜色，只要看什么就可以了？ 三、独立尝试，逐步优化解题策略 谈话：下面我们用自己喜欢的方法来解决彩灯中的数学问题。 1. 尝试优化。 （1）课件出示：照上面那样排下去，从左边起第20盏彩灯是什么颜色？学生独立完成，师巡视。 （2）提问：谁来汇报一下你们是用什么方法做的？怎么想的？有没有用画图或分成奇偶数的方法做呢？为什么你们不用这种方法呢？学生回答得出: 画图法 太繁、分类方法不适用。 （3）抢答：第23盏彩灯呢？学生抢答，提问: 你是怎么算的？ 学生口述，师板书：23÷4=5（组）……3（盏） 提问：没有余数怎么判断左起第20盏灯是什么颜色呢？

计算机组成原理课程设计(微程序)报告

微程序控制器的设计与实现第 1 页共22 页

目录 5 调试过程 (11) 6 心得体会 (12) 第 2 页共22 页

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。 第 3 页共22 页

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、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接第 4 页共22 页

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。 第 5 页共22 页

苏教版小学数学四年级上册简单的周期教学设计

苏教版小学数学四年级（上册）《简单的周期》教学设计 天镇县第四小学李芳芳 教学目标： 1、通过数学活动的情境，学生探索并发现简单周期现象中的排列规律，能够用简洁准确的语言描述规律，并根据规律确定某个序号所代表的是什么物体或图形。 2、通过自主探索合作交流，学生主动经历自主探索、合作交流的过程，体会画图、列举、计算等解决问题的不同策略以及方法逐步优化的过程。 3、经历一个数学化的过程，使学生对解决问题的方法进行优化，理解和掌握用除法计算解决问题的方法；体会数学与日常生活的联系，获得成功的体验。 教学重点： 让学生经历探索和发现规律的过程，体会画图、分类、计算等多样化的解决问题的策略，掌握用除法的方法解决问题。 教学难点： 能确定几个物体为一组，在有余数或没有余数的情况下正确判定某个序号所代表的是什么物体或图形。 教学过程： 一、趣味导入 猜一猜： 师：老师今天给同学们带来了一些礼物，请同学们仔细观察这是什么？ （慢慢出示礼物，请同学们猜测下一个是什么） 师：同学们观察的真仔细。像这样有规律的排列现象在我们身边还有很多，今天这节课我们就一起来找找生活中的规律。[板书课题：规律] 二、观察场景，感知物体的有序排列 1.（出示教材例1场景图）师：十一国庆期间，咱们学校里摆放了许多彩旗、彩灯、盆花，那这些物体是随意摆放的吗？（不是）对，这些物体都是按照一定顺序、一定规律摆放的。 2.仔细观察一下，从左边起，盆花是按什么顺序摆放的？

彩灯和彩旗呢？逐个提问、汇报。（师生总结共同特点) 师:像这样在一列事物中每几个一组，每组里排列顺序相同，一组一 组重复出现的现象叫作周期现象。[板书：简单的周期] 三、自主探究，体会多样的解题策略。 1.首先我们先看盆花（点击出示盆花小图）初步提问：在图中，能看到几盆花？如果继续照这样摆下去，从左起第9盆花是什么颜色的？（蓝色）第10盆花是什么颜色的？（红色） 2.深度提问：照这样摆下去，左起第15盆花是什么颜色的花？能解 决这个问题吗？[生先猜一猜]这仅仅是我们的猜测，猜测就一定正 确吗？请将你的猜测进行验证，可以与周围的同学交流交流，将解决过程画在或写在纸上。[出示要求。] ①提供足够时空，先让学生独立思考，用自己喜欢的方法试着解决； ②待大多数学生形成初步的认识之后，再组织学生在小组里交流。[教师注意每个小组交流情况，发现不同的策略，帮助有困难的学 生，作适当调整。] 3.全班交流。 引导：同学们已经在小组里交流了自己的想法，谁愿意把你们小组的意见介绍给全班同学？[学生站在位置上口头说，教师适时展示、写 算式、追问] [不打断] 学生小组可能提出如下的想法。[随生适当板书：画图奇偶判断计算] （1）画图的策略：○●○●○●○●○●○●○●○ （○表示蓝花，●表示红 花）第15盆是蓝花。 教师提问：你一共画了多少个“圆”？ （2）奇偶判断的策略：左起，第1、3、5……盆都是蓝花，第2、4、6……盆都是红花。第15盆是蓝花。 教师提问：其他同学明白这种想法的意思吗？ （3）计算的策略：把每2盆花看作一组，15÷2=7（组） (1) （盆），第15盆是蓝花。 [学生说，师板书：15÷2=7（组）……1（盆）答：第15盆是蓝花。] 针对算式，教师提问：15表示什么？2是从哪里来的？7什么意思？余数1呢？ 学生一边说，教师一边点击演示 师述：像这样，每2盆花看作一组，把15÷2=7，那就有这样的7 组。

指令系统的功能设计

2.4 指令系统的功能设计 完整性、规整性、高效率和兼容性等 2.4.1 基本指令系统 通用计算机系统的5类基本指令 1、数据传送类指令， ?由如下三个主要因素决定： (1) 数据存储设备的种类 (2) 数据单位：字、字节、位、数据块等 (3) 采用的寻址方式 ?指令种类(以字为传送单位，不考虑寻址方式等)： 通用寄存器→通用寄存器 通用寄存器→主存储器 通用寄存器→堆栈 主存储器→通用寄存器 主存储器→主存储器 主存储器→堆栈 堆栈→通用寄存器 堆栈→主存储器 2、运算类指令 ?考虑四个因数的组合： (1) 操作种类：加、减、乘、除、与、或、非、异或、比较、移位、检索、转换、匹配、清除、置位等 (2) 数据表示：定点、浮点、逻辑、十进制、字符串、定点向量等 (3) 数据长度：字、双字、半字、字节、位、数据块等 (4) 数据存储设备：通用寄存器、主存储器、堆栈等 ?以加法指令为例，一般应设置如下几种： 寄存器-寄存器型的定点单字长加法指令 寄存器-寄存器型的定点双字长加法指令 寄存器-寄存器型的定点半字加法指令 寄存器-寄存器型的字节加法指令 寄存器-寄存器型的浮点单字长加法指令 寄存器-寄存器型的浮点双字长加法指令 寄存器-寄存器型的单字长逻辑加法指令， 寄存器-寄存器型的定点向量加法指令 寄存器-寄存器型的浮点向量加法指令 ?对于移位指令，要组合以下三个因素： (1) 移位方向：左移(L)、右移(R) (2) 移位种类：算术移位(A)、逻辑移位(L)、循环移位(R) (3) 移位长度：单字长(S)、双字长(D)

组合起来：3×2×2＝12种，因逻辑左移与算术左移相同，移位指令应该有10种，分别是： SLAS 单字长算术左移 SRAS 单字长算术右移 SLLS(SRLS) 单字长逻辑左移，或单字长算术左移 SLRS 单字长循环左移 SRRS 单字长循环右移 SLAD 双字长算术左移 SRAD 双字长算术右移 SLLD(SRLD) 双字长逻辑左移，或双字长算术左移 SLRD 双字长循环左移 SRRD 双字长循环右移 ?位操作指令：置位、清位、位测试、找位等 ?字符串指令：比较、查找、匹配、转换等 3、程序控制指令 ?主要包括三类：转移指令、调用和返回指令、循环控制指令 转移条件主要有：零(Z)、正负(N)、进位?、溢出(V)及它们的组合?主要条件转移指令有： BEQ 等于零转移 BNEQ 不等于零转移 BLS 小于转移 BGT 大于转移 BLEQ 小于等于转移，或不大于转移 BGEQ 大于等于转移，或不小于转移 BLSU 不带符号小于转移 BGTU 不带符号大于转移 BLEQU 不带符号小于等于转移，或不带符号不大于转移 BGEQU 不带符号大于等于转移，或不带符号不小于转移 BCC 没有进位转移 BCS 有进位转移 BVC 没有溢出转移 BVS 有溢出转移 ?程序调用和返回指令： CALL 转入子程序 RETURN 从子程序返回 本身可以带有条件， 中断控制指令：开中断、关中断、改变屏蔽、中断返回、自陷等4、输入输出指令 ?主要有：启动、停止、测试、控制设备，数据输入、输出操作等采用单一的直接寻址方式， ?在多用户或多任务环境下，输入输出指令属于特权指令 ?也可以不设置输入输出指令 输入输出设备与主存储器共用同一个零地址空间

简单的周期教学设计

《简单的周期》教学设计 教学内容：苏教版小学数学第七册第30、31页 教学目标： 1.使学生结合具体情境，探索并发现简单周期现象中的排列规律，能根据规律确定某个序号所代表的是什么物体或图形。 2.使学生主动经历自主探索、合作交流的过程，体会画图、列举、计算等解决问题的不同策略以及方法逐步优化的过程。 3.使学生在探索规律的过程中体会数学与日常生活的联系，获得成功的体验。 教学重点： 在探索和发现规律的过程，让学生选择合适的策略解决这类排列规律的问题。 教学难点： 在解决策略中，确定几个物体为一组，怎样根据余数来确定某个序号所代表的是什么物体或图形。 教学具准备：多媒体课件 教学方法： 谈话法、探究法、小组合作法、讲授法 教学过程： 教师导学设问质疑 一、小游戏：

1.谈话：同学们，咱们班男生、女生，谁的记忆力更好呢？敢不敢pk一下？ 出示：比比谁的记忆力强：男生组：1625 3649 6481 女生组：1234 1234 1234 规则：男生记上面的数字，女生记下面的数字，相同的时间内看谁记得又快又准。不能用笔。 （出示第一轮课件出示数字，很快消失） 师：看来男生和女生记忆力都不错，第二轮比赛增加难度，开始：（出示第二轮数字，学生数秒时间观察，然后消失） 师：女生以绝对的优势赢了。 师：这次比赛公平吗？为什么？( 生：不公平，因为女生的数字排列有规律，好记，而男生的数字没有规律。) 师：看来，规律帮女生赢得了比赛，其实我们身边有许多这样的现象。。 2、揭示课题 生活中除了像上面的数字、图形的排列有规律外，许多物体的排列也是很有规律的，里面还含有许多有趣的数学问题。今天这节课我们就来研究这样的数学问题。（板书课题：简单的周期） 3、（出示教材例1场景图）从图中你都看到些什么？（盆花、彩灯、彩旗） 4.那图中盆花、彩灯、彩旗的排列有什么共同点？（这些物体都

(新)计算机组成原理课程设计——微程序设计报告书

课程设计指导教师评定成绩表 指导教师评定成绩: 指导教师签名: 年月日

重庆大学本科学生课程设计任务书 说明:1、学院、专业、年级均填全称，如:光电工程学院、测控技术、2003。 2、本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。

计算机组成原理课程设计报告书 一、设计目的: 综合运用所学过的计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。掌握运用计算机原理知识解决问题和设计指令程序的能力。通过课程设计的综合训练，培养实际分析问题，编写程序指令和动手能力、团队协作精神，帮助学生系统掌握计算机组成原理课程的主要内容。 二、设计要求: 设计要求: 用微程序控制器实现以下指令功能 调用:CALL addr ;指令功能与80X86相同，addr是8位二进制地址 返回:RET ； 存储器到存储器传送: MOV memi , memj ; memi ←(memj), i<>j，memi内存单元地址 带右移的加法运算: ADD Ri , Rj , N ; Ri ←(Ri)+(Rj)>>N ，Rj中内容不变N=0-7 根据模型计算机的数据路径以及微程序控制器的工作原理，设计各指令格式以及编码，并实现各机器指令微代码，根据定义的机器指令，自拟编写包含以下指令的应用程序。 三、微程序控制器的原理: A.微程序控制的基本思想: 1. 若干微命令编制成一条微指令，控制实现一步操作； 2. 若干微指令组成一段微程序，解释执行一条机器指令； 3. 微程序事先存放在控制存储器中，执行机器指令时再取出。 B.基本组成:控制存储器，微指令寄存器，微地址寄存器，地址转移逻辑 框图: 图1 微程序控制器组成原理框图 控制存储器(CM):用来存放实现全部指令系统的微程序，位于CPU中。它是一种只读型存储器，要求速度快，读出周期短

指令系统设计

指令系统设计 2011-5-29 一．操作数类型： (1)地址：无符号整数 (2)数值数据： (3)位，位串，字符，和字符串 (4)布尔值 二．寻址方式：指令给出操作数或者操作数地址的方式 地址字段长度直接影响指令长度。使用尽量短的地址码访问尽可能大的寻址空间。 常用寻址方式： (1)立即寻址 指令中直接给出操作数 (2)直接寻址 (3)间接寻址 (6)变址寻址(数组) 给出基准地址，变址寄存器I给出偏移量，则有效地址EA=(I)+A;变址寄存器自动进行变址。 (7)相对寻址 有效地址位于该指令所在位置的前后某个固定的位置上。指令中的地址码给出偏移地址，基准地址隐含由PC给出。EA=(PC)+A;

(8)基址寻址 指令中的地址码A给出偏移量，基址可以由基址寄存器B给出。EA=(B)+A 注：基址寻址与变址寻址的区别： 变址寻址基址不变，偏移量由寄存器给出，寄存器里变得是偏移量；而基址寻址偏移量不变，基址由寄存器给出，寄存器里变的是基址。 三．操作码编码 1.定长操作码 译码方便，指令执行速度快，但有信息冗余。 2.扩展操作码编码 将操作码的编码长度分成几种固定长度的格式。 基本思想：操作码按短到长进行扩展编码。二地址指令操作码最短，零地址指令操作码最长，所以，按照二地址---一地址---零地址的顺序进行。 疑惑：这里怎么说？ 四．MIPS指令格式和寻址方式 特点：采用32位定长指令字，操作码字段也是固定长度，没有专门的寻址方式字段，由指令格式确定各操作数的寻址方式。 操作码OP为“000000”，操作类型由func字段给出，若是双目运算类指令：rd=rs func rt;移位指令，根据shamt字段给出的移位数，将rt的内容进行移位，结果送至rd。 1.双目运算：rt=[rs]+立即数； 2.Load指令：rt=[[rs]+立即数] 3.Store指令：和上面的过程反过来 四．CISC和RISC指令系统之间的区别： 1.CISC(复杂指令系统计算机)：变长指令集，扩展操作码编码，指令格式多，指令条数多，寻址方式多而复杂，因而指令的译码实现复杂，大多由微程序控制器实现。 2.RISC(精简指令系统计算机)：定长指令字，定长操作码，指令格式少，指令系统中含有一些常用指令，指令条数少，寻址方式少而简单，指令译码实现简单，可用硬连线路控制器实现。RISC处理器中设置大量的通用寄存器，可以大大减少存储器的访问次数。采用装入/存储型指令设计风格，因而大部分指令的执行步骤一致，规整，指令的执行适合于采用流水线方式执行。