计算机组成原理课程设计报告

题目：连续输入5个有符号整数(8位二进制补码表示,用十六进制数输入),求最大的负数并输出显示。

计算机组成原理

课程设计报告

专 业： 学 号： 学生姓名： 指导教师：

2012年 1 月 4 日

题目：连续输入5个有符号整数(8位二进制补码表示,用十六进制数输入),求最大的负数并输出显示。

一、 课程设计的题目（设计一台嵌入式CISC模型机）

设计一台嵌入式CISC模型计算机（采用定长CPU周期、联合控制方式），并运行能够成一定功能的机器语言程序进行验证。

●连续输入5个有符号整数（8位二进制补码表示，用十六进制数输入），求最大的负数并输出显示。

说明：①5个有符号数从外部输入；

②一定要使用符号标志位（比如说SF），并且要使用为负的时候转移（比如JS）或不

为负的时候转移（比如JNS）指令。

第二类（最高成绩为“良”）：采用单数据总线结构的运算器，不采用RAM；

二、 CISC模型机数据通路框图

外部时钟 复位信号

三、 操作控制器的逻辑框图

题目：连续输入5个有符号整数(8位二进制补码表示,用十六进制数输入),求最大的负数并输出显示。

指令寄存器IR

四、 模型机的指令系统和所有指令的指令格式

(1)I/O指令

输入（IN1）指令采用单字节指令，其格式如下：

输出（OUT1）

说明：Rs指源寄存器，Rd指目的寄存器。

(2)自增指令

(3)转移指令

条件转移指令（JB、JN）和无条件转移指令（JMP）采用单字节指令

说明：“地址”中的值就是要转移的地址值

(4)比较指令（CMP）和MOV指令

题目：连续输入5个有符号整数(8位二进制补码表示,用十六进制数输入),求最大的负数并输出显示。

比较指令（CMP）和MOV1采用单字节指令，格式如下：

MOV采用双字节指令，格式如下：

(5)自增指令

自增1指令（INC）采用单字节指令，其格式如下：

(6)负数测试指令

TEST采用单字节指令，格式如下： 由此可见，本模型机中的指令系统中共有8条基本指令，下表列出了每条指令的格式、汇编符号和指令功能。

题目：连续输入5个有符号整数(8位二进制补码表示,用十六进制数输入),求最大的负数并输出显示。

说明：①对Rs和

Rd的规定：

②模型机规定数据的表示采用定点整数补码表示，单字长为8位，其格式如下：

③设计时序产生器电路

T1、T2、T3、T4与CLR、Q之间的关系图

CLR Q T1 T2 T3 T4

题目：连续输入5个有符号整数(8位二进制补码表示,用十六进制数输入),求最大的负数并输出显示。

五、 所有机器指令的微程序流程图

六、 嵌入式CISC模型计算机的顶层电路图 七、 汇编语言源程序 算法思想为：

R0寄存器初始化为00H，R1寄存器初始化为80H，R2寄存器存入输入的数据，然后判断R2寄存器中的数，如果为正数或0则跳转到L1，如此循环5次，如果为负数则继续执行。判断R1寄存器中数和R2中的数的大小，如果R2<R1时，则把R2放到R1中。 然后R0自增一，为取下一个数做准备，然后判断是否已经取完了5个数。R2寄存器初始化为05H，将R0和R2中的数进行比较。如果R0中的数比R2中的数小，则跳到L2处执

题目：连续输入5个有符号整数(8位二进制补码表示,用十六进制数输入),求最大的负数并输出显示。

行，输出R1中的最大负数。每次比较完后R1中都保存的是最大的负数。如此循环5次，最后输出R1中的数，即最大的负数。

MOV R0,00H /将立即数00H→R0（R0用于计数） MOV R1,80H /将立即数80H→R1 L2: IN1 XX R2 /R2保存输入的数据 CMP1 XX R2 /判断R2寄存器中的数

JS L1 /如果为正数或0则跳转到L1处执行

CMP Rs(R1),Rd(R2) /将R1中的数与R2中的数进行比较，锁存CY/FC和ZI/FZ JB L2 /小于,则转到L2处执行 MOV1 R2,R1 /将R2中的数存进R1，R2->R1 L1: INC R0 /R0中的数自加一 MOV R2 05H /将立即数05H→R2

CMP R0,R2 /将R0中的数与R2中的数进行比较，锁存CY/FC和ZI/FZ JB L2 /小于,则转到L2处执行 OUT1 R1 /输出R1中的最大负数

八、 机器语言源程序

根据设计的指令格式，将汇编语言源程序手工转换成机器语言源程序，并将其设计到模型机中的ROM中去。与3.3.8中汇编语言源程序对应的机器语言源程序如下：

助记符 地址（十六进制） 机器代码 功能 MOV R0,00H 00 10010001 1→R1 MOV R2,001 00000001 02 10010010 0→R2

03 00000000

L1: CMP R0,R1 05 10100001 (R0)-(R1) JB L2 06 10110000 L2→PC

07 00001101

ADD R1,R2 08 11000110 (R1)+(R2)→R2 INC R1 09 11010001 (R1)+1→R1 INC R1 0A 11010001 (R1)+1→R1 JMP L1 0B 11100000 L1→PC

0C 00000101

L2: OUT1 R2 0D 11111000 (R2)→LED JMP L2 OE 11100000 L2→PC 0F 00001101

题目：连续输入5个有符号整数(8位二进制补码表示,用十六进制数输入),求最大的负数并输出显示。

九、 机器语言源程序的功能仿真波形图及结果分析 十、 故障现象和故障分 十一、 心得体会

十二、 软件清单，含各个部件的VHDL源程序（.vhd）或图形描述文件（.gdf）