八位模型机设计
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实验名称八位模型机设计
课程名称计算机组成原理程序设计
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专业班级：计算计科学与技术
学生姓名：
实验日期：2015年5月
验证性、综合性实验报告应含的主要内容：
一、实验目的及要求
二、所用仪器、设备
三、实验原理
四、实验方法与步骤
五、实验结果与数据处理
六、讨论与结论（对实验现象、实验故障及处理方法、实验中存在的问题等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改进意见）
七、所附实验输出的结果或数据
设计性实验报告应含的主要内容：
一、设计要求
二、选择的方案
三、所用仪器、设备
四、实验方法与步骤
五、实验结果与数据处理
六、结论（依据“设计要求”）
七、所附实验输出的结果或数据
目录
一、摘要.......................................................................................................... 错误!未定义书签。

二、前言.......................................................................................................... 错误!未定义书签。

三、设计目的、任务与内容.......................................................................... 错误!未定义书签。

3.1设计目的............................................................................................ 错误!未定义书签。

根据计算机组成原理课程所学知识，设计一个8位的模型计算机。

..... 错误!未定义书签。

3.2设计任务............................................................................................ 错误!未定义书签。

3.3设计内容............................................................................................ 错误!未定义书签。

四、八位模型机整体设计.............................................................................. 错误!未定义书签。

4.1总体结构............................................................................................ 错误!未定义书签。

4.2指令系统 (9)
4.3运算器 (10)
4.4存储器 (11)
4.5控制器 (12)
4.6指令流程图和操作时间表 (15)
4.7微指令码 (15)
五、实验感想与讨论 (21)
六、参考文献 (22)
模型机的数据通路
3.操作类型
（1）传送指令：
MOV——传送，操作码00
（2）双操作数算数逻辑指令：
ADD——加法运算，操作码01
（3）双操作数算数逻辑指令：
SUB--减法运算，操作码10
（4）单操作数算数逻辑指令：
COM——求反，操作码11
4.3运算器
1.运算器的组成结构
（1）运算器使用的2片SN74181（负逻辑）组成，采用组内并行组间串行进位的方法，共8位，其组成图如下：
（2）运算器实现的功能表
A加A=2A，算术左移一位
4.4存储器
主存基本组成如下所示，根据MAR中的地址访问某个存储单元时，先经过地址译码、驱动等电路找到所需访问的单元，读出时，需经过放大器将被选中单元的存储字送到MDR，写入时，MDR中的数据也必须经过写入电路才能真正写入到被选中的单元中。

4.5控制器
1.控制器逻辑组成（结构图如下）
（1）控制存储器CM
采用只读存储器，用来存放微程序，每个单元存放一条微指令的代码，需要几十位
（2）微指令寄存器μIR
存放从控制存储器中读取的微指令，分为两个部分：
①微命令字段：直接作为微命令或者分成若干小段经译码后产生微命令
②微地址字段：指明后继地址的形成方式，使微程序连续执行
（3）微地址形成电路
提供两类微地址的形成方式：
①后继微地址：由现行微指令中的控制字段，现行微指令地址，微程序转移时的微指令地址，机器运行状态等决定。

②微程序入口地址：由机器指令的操作码等决定。

（4）微地址寄存器μAR
存放后继微地址
2.微程序的设计
针对模型机数据通路结构的需要，将微操作控制字段分为三个部分：
（1）基本数据通路操作的控制字段，其中包含输入选择、ALU功能选择、移位选择、内总线输出分配；
（2）访问主存的控制字段，其中包含地址选择、读写控制；
（3）辅助操作的控制字段，即将前两类基本操作未能包括的其它零星操作（如开中断、关中断等）归
为一类，称为辅助操作； 3.时序系统的设计
4、CPU 控制流程
模型机微指令格式：
3 3 5 2 2 3 1 1 1 1 2
4 AI
BI
SM
C 0
S
ZO
EMAR SIR
R
W
ST
SC
基本数据通路控制 访问控制 辅助 顺序控制 微操作控制字段
1.基本数据通路控制字段
P 微指令周期
微指令 打入 µIR 控制数据 通路操作
结果打入 目的地，
读取
后续微指令
后续微地址 打入 µAR
0010 按指令操作码OP断定，分支转移
0011 按OP与DR（目的寻址方式是寄存器型或非寄存器型）断定，分支转移
0100 按J（转移成功与否）与PC（指令中指定寄存器是否为PC）断定，分支转移
0101 按源寻址方式断定，分支转移
0110 按目的寻址方式断定，分支转移
0111 转微子程序，将返回微地址存入一个专设的返回微地址寄存器中，并由微指令第34--27位提供微子程序入口，
1000 从微子程序返回，由返回微地址寄存器提供返回地址
4.6操作流程图和时间表
MOV指令
FT0
EMAR CPPC
R CPT[P*]
SIR CPFT
PA->A CPDT。