1.指令系统及指令格式
指令系统应包括：算术逻辑运算指令、访存指令、控 制转移指令、I/O指令、停机指令。 一般指令格式： 7 4 3 2 1 0 7 4 3 2 1 0
OP-CODE DATA / RS ADDR RD 00 M opcode RD
DATA / ADDR
指令系统如:
ADD RS,RD MOV DATA,RD MOV RS,[ADDR] JZ ADDR IN RD HALT 其中RS 、RD为R0、R1、R2中之一 ，DATA为立即数，ADDR 为内存地址。
每条指令所需要的机器周期数。对于微程序 控制的 计算机，根据总线结构，需要考虑 哪些微操作可以安排在同一个微指令中。 ５、确定微程序地址：根据后续微地址的形成方 法，确定每条微程序地址及分支转移地址。 ６、根据微指令格式，将微程序流程中的所有微 操作进行二进制代码化，写入到控制存储器 中的相应单元中。 ７、组装、调试：在总装调试前，先按功能模块 进行组装和分调，因为只有功能模块工作正 常后，才能保证整机的运行正确。
注: 1. 程序中字母要大写。 2. 机器指令地址按顺序, 微指令地址可不按顺 序。
把它们保存为 *.TXT 文件
6.模型机的时序
7.模型机数据通路
8 模 型 机 组 装 电 路 图
图中带”。” 的是需要连 接的线路
9.模型机调度过程中常见问题
(1) 如果出现数据流向不正确，首先看微指令 是否正确，再检查电路中相应的部件连线 是否正确。 (2) 如果执行微指令时，微指令地址不对，可 能是译码电路这块有错。
读写端口指令格式 7 43 2 1 0
OP-CODE Ri
7
4 3 2 1 0
Ri Port
OP-CODE
Port
Pc->ar,pc+1
Pc->ar,pc+1
ram->ar
ram->ar
[Ri]->P
[p]->Ri
pout Ri ,[port]
pin [port], Ri
2 指 令 微 操 作 流 程
计算机硬件课程设计
----复杂模型机设计
一、明确课程设计目的
经过一系列硬件课程的学习及相关实验后， 做一个综合的系统性的设计，这在硬件方面 是一个提高，进一步培养实践能力。
二、硬件课程设计的内容
搭建一台8位模型机，指令系统要求有10条 以上，其中包括运算类指令、传送类指令、 控制转移类指令、输入输出指令、停机指 令等。
四、成绩评定
1、搭建的模型机能够正常运行，指令系统符合 要求（10条以上，各类指令都有），必要的面 试，占50%； 2、硬件课程设计报告（包括目的、内容、指令 系统列表、微操作流程图、微程序列表、验证 程序、心得体会等），占40%。报告要求纸质 板和电子版，如有雷同，则按最低分给； 3、实验室的考勤（包括迟到、早退、纪律、态 度等），占10%；
五、时间安排
第一批：周一上午至周三上午, 本周五上午交报告 第二批：周三下午至周五下午, 下周一上午交报告 上午8:10—11:30 下午2:30—5:00
六、硬件课程设计报告格式
请看样本
七、具体要讲的几个问题
1、指令格式、指令系统：讲各种指令格式，寻址方式，看实验 指导书P33 2、举例讲微操作流程，如ADD RS，RD：看实验指导书P26 3、举例讲微指令编写：看实验指导书的P25 4、微程序的入口地址形成及微指令的后续地址：看实验指导书 的P4 译码电路 5、装载微程序的格式：看实验指导书的P19 6、模型机的时序电路：看实验指导书的P2 7、运行模型机：运行前先要复位（按RESET或拨动CLR开关1-01），按单微指令按钮进行单步调试，按连续按钮进行连续运 行； 8 、模型机电路图：双击CMPP20，在帮助中找到“输入输出系 统8255模型机图” 9、模型机高度过程中常见问题及解决办法
1
1 0 0
0
1 0 1
Rd-b
Ri-b 299-b Alu-b
0
0 1 1
1
1 0 0
0
1 0 1
P(2)
P(3) P(4) Ar（影 响z c） Ldpc
1
1
0
1
1
0
Pc-b
1
1
0
4.微程序入口地址形成
P（1）是用来译码指令寄 存器的I7、I6、I5、I4 , 用于一般指令,微程序 入口址为OP+10 P（2）是用来译码指令寄 存器的I3、I2 ,用于不 同寻址方式指令，入 口地址转OP+20 P（3）是用来译码判断标 志位C、Z ,用于条件转 移指令,条件成立转 30H,条件不成立转20h P（4）是用来译码控制台 操作的SWB、SWA ,用 于手动操作。
条件转移指令ＪＣ，ＪＺ
ＰＣ－＞ＡＲ，ＰＣ＋１
Ｐ（３）测试 后续地址２0Ｈ
Ｙ
３0Ｈ，读出地址送ＰＣ
Ｎ
２0Ｈ，复位
01
01
3.微指令格式
WE A9 A8 0 0 0 INPUT 0 0 1 RAM读 1 0 1 RAM写 1 1 0 LED,写接口 0 1 1 无 0 1 0 读接口
299移位控制功能表
s1 299-b
0 0 0 1 0 0 任意 0 保持 循环右移
s0
m
功能
0 0
0 任意
1 0
0 1
0 1
1 1
1 0
1 任意
带进位循环右移 循环左移
带进位循环左移 装数
B A
C
W E
0 0
A 9
0 0
A 8
0 1
Y
Y0 Y1
功能
读INPUT 读RAM
150 0140 0130 1
选择
无 Ldri
三、设计模型计算机的思路
1、确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用 途。 2、确定指令系统：确定数据的表示格式、位数、 指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的 寻址方式。 3、确定总体结构与数据通路：总体结构设计包含 确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构， 列出各种信息传送路径以及实现这些传送所需要 的微命令。 4、设计指令执行流程：数据通路确定后，就可以 设计指令系统中每条指令的执行流程。根据指令 的复杂程度。
12
0 0
11
0 0
10
0 1
选择
无 Rs-b
9
0 0
8
0 0
7
0 1
选择
无 P(1)
1
1 0 0
0
1 1 1
1
0 1 0
Y1
Y2 Y3 Y2
写RAM
写 OUTPUT 无 读接口 芯片端 口
0
0 1 1
1
1 0 0
0
1 0 1
Lddr1
Lddr2 Ldir Load（pc置 数） Ldar
0
0 1 1
寄存器地址译码电路
5.微程序装载格式
机器指令格式: $Pxxxx 微指令格式: $Mxxxxxxxx
程序如下:
$P0000 $P0110 $P0208 $P0320 $P0430 $P0500 $M00018001 $M0101ED82 $M0200C048 $M0300B004 $M0401A205 $M05959A01 $M0600D181 $M08001001 $M0901ED83 $M0A070201 $M0B01ED86