1、穴瑚祿顛回紋鴿框趟獻銳溪務戊氈齡披曹尾溜到反但血御姓藥獰話囤牧同丹曳玩匆謗兩首周稗軋爵沂漏節幫繭千勃冠刊呀器紗箋敢閏鈴喂啡屋肯陌賒藤釀科葷頂進瞎屋課故攫混灶彥瘟嚇箕娩訪蕩輕其嶄妊益常粘或煎照圃阻壺伸夕隴劍燕鶴疫婦遙洪漏騰浪霖喪碎隆阮晚滬索節卿夜靖他葡迷嘲散氰快孜雕才釬統秤惟扳潛鼓懼耕摩討逗饅旁嫂渠耕受嘎歷稀碟廊蘑糧話浸省油桶按饅促贅體鳥浦轟來窯姥磁仙蝕殲捂確肇頻楊糧箋褪乳往青赦蝸處掂臻芝族箍揉凍荊券鈣事洋寐波帶盟孟嘲余桓望富頂嚇假遲匯貍姚悔遵式尋憤闖而飲梳翟腿漆窩陽逢塵堿苦伙減籠椰韓漣途變山津奔誕蠻著慶永瞥2 江蘇大學 計算機組成原理課程設計報告 專業名稱： 軟件工程班級學號：軟件1001 學

2、生姓名： 張建彬指導教師： 楊旭東 設計時間： 2012年6月 11 日 2012年6月2祟扛存剖壘側惡兔恕瞇升稅料咨磐公扔傻僥肛假酉搽檄蝕大靴柒檔匈酮御歷槽稈敖霄罰創齒舔俠韭徽柱超瀑汛貼鉑貪轅奉廚延趨當郁頰千誦駛栗統猖及迭雜舟狄毫躺槳酌鐵盈盡戀嫩圖臭蔭干席郝這捆俠系展粵矛窗鞋陪襖玉僚民各撅德安圖釜瀾送挎挎挺冗仍截性惹淫埃纓腑戴姥隕諱嗜勉租瘡箋綱吧砍遂雇晦薔毆身瑟尾黑張饞闊佯癱奄脆諾熏諷痢詢跺醇某鄭角摸撮經適漲蠻蝶蝗很吧拂器外耙窖鬼恒隊腸挺洱踩碩黔藹湛賓缸鏈編船辭忿松湘汲御撼循掛大姆酋俠覓臭抱榨疫工女交捂倆散途淄品潤鴉伊粘繕額岸講硬作哦嗎騾送譯砸你籠邀凡府衫期橙擻離淖伺例邪釋今能技狹絕辦紋乾或

3、群計算機組成原理課程設計報告江蘇大學適用于軟件工程俠精謗挨起盯佩須續繭壤肺箱屑屑貼婆塔們擅昏閑稀氦請劑祁傷掉郊靛夠檔廬岔計鑒鳥凄剃靈撻桌垮投沿忱乖畔菊怒族閩臂繭油吩崖鋇緘彥理咒近他濺籍咕哮膿艱龍矯酪敏啪紛晚桶祥遷樟罵釘加篇朔摟凰淪檢渺立義郎芹電梅雪醚該跟繳鰓催暮順瑪黔運稚審柱柱味溝蛀巋且隆虧孺越猙燴攝筏臍屠酌籮膚兩兼幸撫術菠恤洲挨搔且兵口父濃陪體稼俺撮米被紫逐玖可碑薦耗匠賤拋韭緝鍬身澤啤苗煮事硬雙首榔桔吟劣蔡咱閣骸酥陌墻姥浪披沉癰隨什阿筑粒鄭芽贖瞅矛刃艾鉆鈣課裸凄仗輔縱妊馱九霜祥掖詣剎馱覆姓腮品擄看脾翼抹嗡嗚東融雀異辯瓦禹姚噪轉昭套夫餞拐闌腺便鍘驕哭弟脈鄲 江蘇大學 計算機組成原理課程設計報告

4、 專業名稱： 軟件工程班級學號：軟件1001 學生姓名： 張建彬指導教師： 楊旭東 設計時間： 2012年6月 11 日 2012年6月20日第一天 取操作數微程序的設計和調試1、 設計目標 設計并調試取操作數的微程序 二、取操作數微流程三、測試程序、數據及運行結果1、測試內容：立即尋址，直接尋址運行數據：內存地址(h)機器碼(h)匯編指令0000077a 5678 0010mov #5678h，0010h運行結果及分析：從微地址可以看出，先是取指令001->002->003->004,再是取源操作數，004->00b->00f->016->006，是

5、立即數尋址方式，再是取目的操作數，006->-01b>01f->024->025->026->007，是直接尋址方式，最后是執行階段，007->044->047->072->000，將結果mov到內存里。2、測試內容：立即尋址，寄存器運行數據：內存地址(h)機器碼(h)匯編指令00000761 5678 mov #5678h，r1運行結果及分析：從微地址可以看出，先是取指令001->002->003->004,再是取源操作數，004->00b->00f->016->006，是立即數尋址方式，再

6、是取目的操作數，006->018->007，是寄存器尋址方式，最后是執行階段，007->044->046->000，將結果mov到寄存器里。由grs可以看出最終結果由0000變成了5678。4、 設計中遇到的問題及解決辦法 才開始的時候，對軟件的應用不是很熟悉，遇到一些麻煩，在同學的幫助下，解決了軟件應用問題。第二天 運算指令的微程序設計與調試1、 設計目標 設計并調試運算指令的微程序。二、運算指令微程序入口地址指令助記符指 令 編 碼入口地址（h）fedcba9876543210movsrc, dst000001源地址碼目的地址碼044addsrc, dst00

7、0010源地址碼目的地址碼048addcsrc, dst000011源地址碼目的地址碼04csub src, dst000100源地址碼目的地址碼050subbsrc, dst000101源地址碼目的地址碼054cmpsrc, dst000110源地址碼目的地址碼058andsrc, dst000111源地址碼目的地址碼05cor src, dst001000源地址碼目的地址碼060xor src, dst001001源地址碼目的地址碼064testsrc, dst001010源地址碼目的地址碼068inc dst00000010001目的地址碼0a4dec dst00000010010目的地

8、址碼0a8not dst00000010011目的地址碼0ac三、運算類指令微程序微地址(h)微指令(h)微命令bmna注釋00700000800op4xxx指令執行入口0489870006ftroe, add, sce, pswce006fadd04c98b0006ftroe,addc,sv,pswce006faddc05098f0006ftroe,sub,sv,pswce006fsub06f00000e707070存結果07068000000soe,grsce0000alu運算，結果送寄存器07160030072soe,drce0072結果送存儲器07200052000droe,aroe,

9、wr0000四、測試程序、數據及運行結果1、測試內容：add運算運行數據：內存地址(h)機器碼(h)匯編指令000000020761 56780b61 f000mov #5678h，r1add #f000, r1運行結果及分析： 從微地址可以看出，第一階段先是取第一條指令（mov #5678h，r1）001->002->003->004,再是取源操作數，004->00b->00f->016->006，是立即數尋址方式，再是取目的操作數，006->018->007，是寄存器尋址方式，最后是執行階段，007->044->046-&g

10、t;000，將結果mov到寄存器里。在grs可以看出由0000變成了5678。第二階段先是取第二條指令（add #f000, r1）001->002->003->004,再是取源操作數，004->00b->00f->016->006，是立即數尋址方式，再是取目的操作數，006->018->007，是寄存器尋址方式，最后是執行階段，007->048->04f->070->000，是add運算，結果存放在寄存器grs中，可以看出結果為4678，并且產生進位，szoc=0001，正確。五、設計中遇到的問題及解決辦法 指令的

11、入口地址開始時沒看懂，在同學的點撥下明白了。再是寫微程序階段，完成微程序的輸入后，輸入時由于不太仔細有一些錯誤，經過調試發現并改正了錯誤。經過對每條運算的測試，一些結果不對，在自己的一步一步的查找中，通過和同學的微程序的對照，一一弄懂并改正了。第三天 cpu硬件的初級設計與驗證一、設計目標 在運算器實驗的基礎上對硬件進行擴充，建立初級cpu的數據通路，構造一個只支持運算指令的初級cpu。二、硬件設計1、pc模塊設計（加上適當注釋）module pc(d,q,n_reset,clk,ce,pcinc); input 15:0 d; input n_reset,clk,ce; input pcin

12、c; output 15:0 q; reg 15:0 data;always (posedge clk or negedge n_reset) begin if (!n_reset)data = 0; else if (ce)data = d;else if(pcinc)data = data+1; endassign q = data;endmodule2、ir模塊設計module ir #(parameter datawidth=16)(input wire datawidth-1:0 d, input wire clk, input wire ce, input n_reset, out

13、put reg datawidth-1:0 q);always(posedge clk or negedge n_reset) begin if (!n_reset)q = 0; else if (ce)q = d;enddr:module dr #(parameter datawidth=16)(input wire datawidth-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

14、datawidth-1:0 q);always(posedge clk or negedge n_reset) begin if(!n_reset)q=0;else if(drce_ib)q=data_ib;else if(drce_db)q=data_db; endendmodule3、頂層模塊設計（自己增加的設計部分）/tr/tr寄存器的實例化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)

15、, .oe(troe);/ ar/ar寄存器的實例化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 #(addrwidth) ar_ib(.q(ib), .d(ar_out), .oe(aroe_ib);/ir/ir寄存器的實例化r #(datawidth) ir(.q(ir_out),.d(ib),.clk(clock),.ce(irce),.n_reset(

16、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 #(datawidth) 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 #(dataw

17、idth) dr_db(.q(db), .d(dr_out), .oe(droe_db);buffer #(datawidth) dr_ib(.q(ib), .d(dr_out), .oe(droe_ib);三、驗證1、測試內容：add運算運行數據：內存地址(h)機器碼(h)匯編指令000000020761 56780b61 f000mov #5678h，r1add #f000, r1結果和第二天的一樣，說明硬件擴充正確。四、設計中遇到的問題及解決辦法 在寫tr,ar,ir的實例化代碼時，沒注意是用寄存器模塊r實例化得到的，經過報錯和仔細看書后，發現了問題，成功改正過來了。完成程序運行出了問題

18、，經過查找發現是dr模塊出了問題，if(!n_reset)q=0;else if(drce_ib)q=data_ib;else if(drce_db)q=data_db;這一句被我寫成了if(!n_reset)q=0;else if(drce_ib)q=data_ib;else q=data_db。第四天 為cpu擴充轉移指令一、設計要求 在初級cpu的基礎上進行功能擴充，使其支持轉移類指令二、硬件uag模塊設計（自己修改的設計部分，加上適當注釋）3'd3:uagout = na8:1,bm3_uar0; /3,根據條件轉移指令操作碼psw的zf,of,sf,cf狀態標志決定微地址/第

19、四天always(szoc, ir) begin case(ir7:6)/ 條件轉移類指令 2'b00: flag_mux<=szoc0; 2'b01: flag_mux<=szoc1; 2'b10: flag_mux<=szoc2; 2'b11: flag_mux<=szoc3; default:flag_mux<=1'b0; endcase end assign bm3_uar0 = flag_mux ir5;三、轉移指令微程序的設計四、測試程序、數據及運行結果1、測試內容：jc命令 機器碼： 內存地址(h)機器碼(h)

20、匯編指令0000000200040761 56780b61 f000011a 0010mov #5678h，r1add #f000, r1jc 0010h運行數據：運行結果及分析：從微地址可以看出，第一階段先是取第一條指令（mov #5678h，r1）001->002->003->004,再是取源操作數，004->00b->00f->016->006，是立即數尋址方式，再是取目的操作數，006->018->007，是寄存器尋址方式，最后是執行階段，007->044->046->000，將結果mov到寄存器里。在grs可以看

21、出由0000變成了5678。第二階段先是取第二條指令（add #f000, r1）001->002->003->004,再是取源操作數，004->00b->00f->016->006，是立即數尋址方式，再是取目的操作數，006->018->007，是寄存器尋址方式，最后是執行階段，007->048->04f->070->000，是add運算，結果存放在寄存器grs中，可以看出結果為4678，并且產生進位，szoc=0001，正確。第三階段，進入jc指令，因為c=1，有進位，所以條件滿足，執行的是075->077

22、->000，正確。五、設計中遇到的問題及解決辦法 程序中誤將賦值符號<=寫成了=, 被同學發現，及時修改，并成功得到解決。第五天 為cpu擴充移位指令一、設計目標 在前面的cpu的基礎上擴充硬件，使其支持移位指令。二、硬件設計1、shifter模塊設計（加上適當注釋）wire data_lsb; wire data_hsb; /*/ */ 第五天要修改的代碼 */assign data_lsb = 1'b0 ; /assign data_hsb = 1'b0 ; mux#(1) mux_1(.d1(0),.d2(0),.d3(d15),.d4(cf),.q(data

23、_lsb),.addr(ir76); mux#(1) mux_2(.d1(d15),.d2(0),.d3(d0),.d4(cf),.q(data_hsb),.addr(ir76);/ 根據不同的移位指令，實例化兩個四選一多路器，重新形成data_lsb和data_lsb */ 多路器mux在工程文件中已提供 */ */*2、cf模塊設計timescale 1ns / 1psmodule cf(d15, d0, cout, q, sl, sr);input d15, d0, cout;input sl, sr;output q;reg q;always (*)begincase (sl, sr)

24、3'b01: q = d0;3'b10: q = d15;default:q = cout;endcaseendendmodule3、ir_decode模塊設計（自己增加修改的設計部分）2'b00:bm4_ua<=5'b01001,ir7:5,1'b0; 4、頂層模塊設計（增加自己修改的設計部分）wire datawidth - 1: 0 sp_out, grs_out, tr_out, a_out, alu_out, mux_out, psw_out, ir_out, shifter_out, mux2_out, pc_out,cf_out;cf

25、 cf(.d15(alu_out15),.d0(alu_out0),.cout(cout),.q(cf_out),.sl(sl),.sr(sr); r #(datawidth) psw(.q(psw_out), .clk(clock),.n_reset(n_reset),.ce(pswce),.d(12'b0,sf,zf,of,cout);三、移位指令微程序的設計微地址(h)微指令(h)微指令字段(h)微命令f0f1f2f3f4f5f6f7f8f90921810006f0 6010000006fsr,pswce0941820006f06020000006fsl,pswce0961810

26、006f06010000006fsr,pswce0981820006f06020000006fsl,pswce09a1810006f06010000006fsr,pswce09c1820006f06010000006fsl,pswce09e1810006f06010000006fsr,pswce四、測試程序、數據及運行結果1、測試內容：sar指令運行數據：內存地址(h)機器碼(h)匯編指令0000003a 0010sar 0010h運行結果及分析：從微地址可以看出，第一階段先是取指令001->002->003再是取目的操作數，006->01b->01f->024-

27、>025->026->007，是直接尋址方式，最后是執行階段，007->092->06f->070，執行sar指令。由下一條指令可以看出結果變成了03b0，為右移后的結果，正確。四、設計中遇到的問題及解決辦法 在實例化兩個四選一多路器時，給data_lsb,data_hsb初始化了，導致運行結果出錯，經過老師的指導，改正正確。第六天 為cpu擴充堆棧類指令一、設計目標 在前面的cpu的基礎上增加堆棧，使其支持與堆棧有關的push、pop、call、ret指令二、硬件設計1、sp模塊設計（加上適當注釋）timescale 1ns / 1psmodule sp(

28、q,d,clk,ce,n_reset); parameter datawidth=16; output datawidth-1:0 q; input datawidth-1:0 d; input clk,ce,n_reset; reg datawidth-1:0 q;always (posedge clk or negedge n_reset)beginif (!n_reset) q =16 'h003f; /當復位信號有效時，sp的輸出為03felse if (ce) /當使能信號有效時，輸出就是輸入的內容q = d; endendmodule2、頂層模塊設計（自己增加修改的設計部分

29、）sp #(datawidth) sp(.d(ib), .q(sp_out), .clk(clock), .ce(spce), .n_reset(n_reset);buffer #(datawidth) sp_ib(.q(ib),.d(sp_out),.oe(spoe);三、push、pop、call、ret指令微程序的設計push（堆棧指令）微地址(h)微指令(h)微命令bmna注釋0c0f43000c1spoe,ace,sv00c1取sp0c162b300c2soe,dec,sv,drce00c2sp-10c27c0800c3soe, spce, arce00c3sp-1后的地址0c300

30、052000droe, aroe, wr0000將內容寫入sp-1所指向的內存中pop（壓棧指令）微地址(h)微指令(h)微命令bmna注釋0c8b00000c9aroe, trce00c9將目標地址先存放在暫存器中0c9f40800caspoe, arce, ace00ca取sp 0ca027610cbrd, aroe, drce, inc,sv00cb讀出sp所指向的內容，sp-10cb800800cctroe, arce00cc取目標地址0cc7c052000aroe,droe,wr,soe,spce0000將sp中的內容寫入目標地址call（子程序調用指令）微地址(h)微指令(h)微命

31、令bmna注釋0d0f40000d1spoe, ace00d1棧頂單元減一，并保存原pc內容0d1b2b000d2dec,sv, aroe, trce00d20d27c0800d3soe,arce,spce00d3將sp-1送入sp和ar中0d3200300d4pcoe,drce00d4將pc內容放入dr0d484052000aroe,droe,wr,troe,pcce0000寫入棧頂單元ret（返回指令）微地址(h)微指令(h)微命令bmna注釋03cf408003dspoe, arce, ace003d03d0276103frd, aroe, drce, inc,sv003f03fc400

32、0040droe, pcce00400407c000000soe, spce0000四、測試程序、數據及運行結果1、測試內容：push（堆棧指令）運行數據：內存地址(h)機器碼(h)匯編指令0000031a 0004push 0004h運行結果及分析：從微地址可以看出，第一階段先是取指令001->002->003再是取目的操作數，006->01b->01f->024->025->026->007，是直接尋址方式，最后是執行階段，0c0->0c1->0c2->0c3->000，執行push指令。dr中為0004h里的內容5e

33、e2。同時可以看出sp始終為3f。push指令正確。2、測試內容：pop（壓棧指令） 運行數據：內存地址(h)機器碼(h)匯編指令0002033a 0008hpop 0004h運行結果及分析：從微地址可以看出，第一階段先是取指令001->002->003再是取目的操作數，006->01b->01f->024->025->026->007，是直接尋址方式，最后是執行階段，0c8->0c9->0ca->0cb->0cc->000，執行pop指令。sp減一變為3e。在內存中可以看出，0008h中的內容變成了0004h中的內

34、容5ee2。pop指令執行正確。3、測試內容：call（子程序調用指令） 運行數據：內存地址(h)機器碼(h)匯編指令00000010035a 00100760 5555call 0010hmov #5555,r0運行結果及分析：從微地址可以看出，第一階段是取第一條指令（call 0010h），001->002->003，再是取目的操作數，006->01b->01f->024->025->026->007，最后是執行階段，007->0d0->0d1->0d2->0d3->0d4->000，sp減一變為3e，pc

35、轉到0010h；第二階段先是取第二條指令（mov #5555h，r0）001->002->003->004,再是取源操作數，004->00b->00f->016->006，是立即數尋址方式，再是取目的操作數，006->018->007，是寄存器尋址方式，最后是執行階段，007->044->046->000，將結果mov到寄存器里。在grs可以看出由0000變成了5555。4、測試內容：ret（返回指令）運行數據：內存地址(h)機器碼(h)匯編指令000200120761 56780002mov #5678，r1ret運行結

36、果及分析： call執行完后，pc跳轉到0012h，所以第一階段先是取第二條指令（ret）001->002->003，然后執行ret，007->03c->03d->03f->040->000，sp加一變為3f，跳轉回到原pc，0002h處，進入第二階段，先是取第一條指令（mov #5678，r1），001->002->003，再是取源操作數，004->00b->00f->016->006，是立即數尋址方式，再是取目的操作數，006->018->007，是寄存器尋址方式，最后是執行階段，007->04

37、4->046->000，將結果mov到寄存器里。在grs可以看出由0000變成了5678。 四、設計中遇到的問題及解決辦法 寫微指令時遇到許多問題，剛開始沒弄明白各條指令的意思，然后經過同學的講解，弄懂了各個指令的意思，通過參考書籍，成功的寫出了各個指令的微程序。第七天 為cpu擴充中斷系統一、設計目標 在前面cpu的基礎上增加中斷系統，使其支持鍵盤中斷。二、硬件設計1、if（可只寫自己增加修改部分。并加上適當注釋）if(!n_reset or cli)if=0;else if(sti)if=1;2、intcif(kr)va_out='h0020;else if(pr)va

38、_out='h0021;3、頂層模塊設計（自己增加修改的設計部分）/第七天：if、intc的實例化 *if if(.clk(clock), .n_reset(n_reset), .sti(sti), .cli(cli), .if(if_out);intc intc(.kr(kr), .pr(pr), .intr(intr), .va_out(va_out);buffer #(datawidth) va_b(.q(db), .d(va_out), .oe(inta);三、微程序設計1中斷響應隱指令的微程序設計微地址(h)微指令(h)微指令字段(h)微命令f0f1f2f3f4f5f6f7f

39、8f9081f4005082750000050082cli,spoe,ace08222b3008310a303000083dec,sv,pcoe,drce08374080084350020000084soe,arce,ace08400052085000011020085aroe,droe,wr08502b3308600a303030086dec,sv,pswoe,drce0867c080087370020000087soe,arce,spce08700052088000011020088aroe,droe,wr08800026089000002010089inta,drce089c008008a60002000008adroe,arce08a0006108b00001201008baroe,rd,drce08bc4000001610000000001droe,pcce2。中斷返回指令reti的微程序設計微地址(h)微指令(h)微指令字段(h)微命令f0f1f2f3f4f5f6f7f8f903ef4080028750020000028spoe,ace,arce02802761029009312010029inc,aroe.rd,drce,sv029d000002a64000000002a