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计算机组成原理

实验指导2016 / 2017 学年 第 2 学期专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 第一章　Dais-CMX16&＃43;系统概述

1.1　系统特点

指令格式

Dais-CMX系列的指令格式&＃xff0c;采用“变长指令字”结构&＃xff0c;不同指令操作码不完全相同&＃xff0c;操作码的位数不固定&＃xff0c;结构灵活&＃xff0c;指令的码点冗余少&＃xff0c;能充分利用指令的毎一位。可指定256种操作&＃xff0c;即最多可以包含256条指令。在“达爱思通用汇编器”的支撑下&＃xff0c;打造属于自己的个性化指令系统&＃xff0c;亦可设计成与十六位、八位微处理器兼容的通用指令系统&＃xff0c;为模型计算机的标准化与通用性设计构建了一个可操作平台。

微控制器

Dais-CMX系列运用“PLA”理念&＃xff0c;用存储器逻辑与组合逻辑相结合的方法构造微控制器&＃xff0c;根据程序需要自动变更当前控制逻辑&＃xff0c;对于使用频率高的简单指令以及很有用又不复杂的指令选择组合逻辑&＃xff0c;遇复杂的、不规整需扩充的指令选择存储器逻辑&＃xff0c;从而实现动态的微控制体系结构。

后续微址

Dais-CMX系列微程序控制器中隐含后续微地址(BAF)&＃xff0c;采用断定法&＃xff0c;由转移控制段BCF(2位)规定后续微地址形成方式&＃xff0c;支持顺序执行(uPC&＃43;1)&＃xff0c;进位位转移&＃xff0c;零标志转移&＃xff0c;无条件转移&＃xff0c;在取指周期以操作码形成后续微地址。

总线结构

Dais-CMX系列采用三总线结构&＃xff0c;分别是数据总线(dbus)、指令总线(Ibus)和微总线(udbs)&＃xff0c;这种三者分离并行的总线结构&＃xff0c;遇取指周期可以并行完成操作数的存取&＃xff0c;在当前指令结束后的首个微周期可直接进入下一条指令的取指操作&＃xff0c;通过微总线形成电路解释与执行的后续微址&＃xff0c;因此指令总线与微总线的主要仼务是预取指与后续微址的预处理。

时序层次

Dais-CMX系列拥有一个周期、节拍、脉冲组成的三级时序系统。以取指周期为始设了四个状态触发器&＃xff0c;在组合逻辑控制中&＃xff0c;那个触发器为1&＃xff0c;控制器就进进入那个机器周期的微操作。系统按序定拍&＃xff0c;随机器周期动态变更节拍发生器&＃xff0c;在非取指周期产生T1→T3→T4三拍制节拍发生器&＃xff0c;在取指周期产生T1→T2→T3→T4四拍制发生器

1.2　硬件环境

实时监视器

各部件单元都以计算机结构模型布局&＃xff0c;清晰明了&＃xff0c;各寄存器、部件均有四个七段数码管显示其十六进制内容&＃xff0c;清楚明了。两个数据流方向指示灯&＃xff0c;以直观反映当前数据值及该数据从何处输出&＃xff0c;而又是被何单元接收的。使得系统在实验时即使不借助PC机&＃xff0c;也可实时观察数据流状态&＃xff0c;判断其正确性&＃xff0c;提供一目了然的实验环境。

开放式设计

系统支持三种实验电路构造方式&＃xff0c;即实验单元电路的硬布线连接方式、单元电路的控位连接方式和实验电路“软连线”方式。对于实验单元电路的硬布线连接方式&＃xff0c;可采用双头实验导线从零开始在扩展区域逐一搭起一个实验电路&＃xff1b;对于各单元电路的控位连接&＃xff0c;只需使用双头实验导线在单元电路控位与控制信号之间对应连接&＃xff0c;就可构造出实验所需的部件控制电路&＃xff1b;亦可使用可编程逻辑器件在线设计下载实验电路&＃xff0c;实现实验电路的“软接线”。

系统的数据总线、地址总线、控制总线均通过插孔引出&＃xff0c;并设计了40芯锁紧插座&＃xff0c;供用户外设扩展(I/O外围设备、I/O接口器件及外部程序与数据存储器)。

万用汇编器

用户可以自定义指令&＃xff0f;微指令系统&＃xff0c;用户既可按通用计算机来定义&＃xff0c;亦可根据自己的喜好以及实验的需要来定义完全属于自己的个性化指令系统&＃xff0c;达爱思万用汇编器可对用户定义的汇编助记符进行汇编&＃xff0c;自动生成机器指令代码&＃xff0f;微代码。

单级中断源

在计算机的构造中&＃xff0c;对于外部突发事件的处理通常采用中断的方式&＃xff0c;迫使处理器暂停当前操作无条件转向中断服务程序。通用计算机的中断源由外部事件中断和软件定时&＃xff0f;计数中断两种&＃xff0c;前者适用于处理外部突发事件&＃xff0c;而后者主要用于定时检测、定时控制、定时监督(即看门狗)。利用中断服务子程序来提高计算机的应变能力。因此“中断源”是计算机组成原理中不可缺少的一个重要部件。

两种控制方式

(1)系统提供手动控制与微控制两种控制方式&＃xff0c;所谓手动控制就是用二进制拨动开关模拟微控制信号&＃xff0c;以手动方式设置相互关联的逻辑控制电位&＃xff0c;建立“源与目”的有效状态&＃xff0c;实现和完成实验制定的控制仼务

(2)本系统微控制器由组合逻辑与存储逻辑集合组成&＃xff0c;两者按独立控制器的规范与标准设计&＃xff0c;既可单独控制&＃xff0c;亦可交替互补(混合)控制&＃xff0c;在国内率先把PLA控制理念融入微控制器的设计与实现中。

两种实验方式

(1)搭接&＃xff1a;所谓“搭接”就是在部件控位与控制器控位之间通过连接的方法形成控制电路。为此在“搭接”方式&＃xff0c;首先考虑控制电路的连接&＃xff0c;然后才能进行实验。

(2)在线&＃xff1a;所谓“在线”就是以零连线为前提&＃xff0c;为此在进入“在线”方式前必须卸取所有实验连接导线&＃xff0c;然后再进入在线方式的实验。

两种操作环境

(1)系统设有16个数字键&＃xff0c;8个功能键&＃xff0c;2×16LCD液晶显示窗&＃xff0c;向用户提