通过前面的学习典型部件的设计与调试,我们对数据选择器、移位器、加法器、运算器、存储器和微程序控制器有了比较深刻的了解。在此基础上设计一个简单的计算机。
计算机设计与调试的步骤如下:
一、拟订指令系统
指令系统是设计计算机的依据 ,拟订指令系统将涉及基本字长、指令格式、指令种类、寻址方式等内容。
基本字长:
程序设计平台中配置的存储器容量为256*8,可知道基本字长定为8位。
指令格式:
指令格式可有单字长和双字长指令两种,在双字长格式中,第二字节一般定义为操作数或操作数地址。
指令格式为:
7 4 3 2 1 0
操作码OP 源操作数 目的操作数
指令类型:
模型机有单操作数指令、双操作数指令和无操作数指令。
操作码OP共四位,最多可定义16条指令。
数据的传送单位为8位
数据的传送范围R—>R R—>RAM RAM—>R
寻址方式:
由于指令较短,操作数字段仅两位,为了简化硬件设计,将操作数字段和目的操作数字段的寻址定义为不同的含义。
源操作数字段寻址方式 目的操作数寻址方式
00 R0 00 R1
01 (R0) 01 (R1)
10 I 10 I
11 D 11 D
Ri表示操作数就在寄存器中
(Ri)表示操作数地址在寄存器中
I指令的第二个字节为操作数或称立即寻址
(D)指令的第二个字节为操作数的地址
源操作数使用R0寻址
目的操作数R1寻址
二、 确定总体结构
1、寄存器的设置:
R0,R1为通用寄存器,8位。
IR为指令寄存器,8位。
PC程序寄存器,8位。
MAR为地址寄存器,8位。
2、加法器的设置:
采用8位带串行进位并行加法器。
3、选择器的设置:
连入A选择器的数据来源是RAM的读出数据和R0寄存器的数据。连入B选择器的数据来源是PC的数据和R1的数据。
数据通路的设计,在总体结构中是最重要的一个问题,模型机的数据通路是以总线为基础,以CPU为核心的。
信息的传送路径