计算机组成原理课程设计
指令寄存器IR用于存放当前执行的指令。当微命令LDIR=1时，由节拍脉冲T3将数据总线上的数据装入。
地址寄存器AR存放要从存储器中读出的数据或指令的地址或要向存储器写入数据或指令的地址。当微命令LDAR=1时，由节拍脉冲T3将数据总线上的数据装入。
存储器RAM用于存放程序和数据。当片选信号CE=0时，如果W/R为0，则根据AR中的地址，从存储器中读出数据并送到数据总线上；如果W/R为1，则根据AR中的地址，向存储器中写入数据总线上的数据。片选信号CE是由微指令中的有关字段（B1B0）译码产生的。
模型机有两个外部设备：输入设备是置数开关SW，用于设置数据或地址，当微命令SWB=0时，设置的数据送到数据总线上；SWB也是由微指令中的有关字段（B1B0）译码产生的。输出设备是两位LED数码管，当微命令LEDB=1时，数据总线上的数据送到数码管显示。
二、基本模型机的指令设计
根据基本模型机的硬件设计五条机器指令：外设输入指令IN、二进制加法指令ADD、存数指令STA、输出到外设指令OUT、无条件转移指令JMP。指令格式如下：
助记符 机器指令码 说 明
IN 0000 0000 ； 置数开关SW（KD0～KD7）的状态→R0 ADD addr 0001 0000 ×××× ××××； (R0)+(addr)→（R0） STA addr 0010 0000 ×××× ××××； (R0)→（addr） OUT addr 0011 0000 ×××× ××××； (addr)→输出设备\JMP addr 0100 0000 ×××× ××××； addr→PC
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说明：
指令IN为单字节指令，其余均为双字节指令， ××××××××为要读写的主存储器单元的二进制地址码。
根据基本模型机的硬件设计五条机器指令：外设输入指令IN、二进制加法指令NADD、指令STA、输出到外设指令OUT、无条件转移指令JMP、数据传送指令 MOV、减法指令SUB、或指令 OR、异或指令 XOR、与指令AND。
指令设计格式如下：
00H:00110000 ； IN R0:（SW）→（R0）
01H:01000000 ； ADD R0,30:（R0）+（30）→（R0） 02H:00110000
03H:01010000 ； 31,R0:（R0）→（31） 04H:00110001
05H:01100000 ； OUT 31:（31）→（LED） 06H:00110001
07H:10000100 ； MOV R0,R1:（R1）→（R0） 08H:10010001 ； SUB R1，R0:（R0）（R1）→（R1） 09H:10100000 ； OR R0，（addr）:（R0）（addr）→（R0） 0AH:00110101
0BH:10110000 ； XOR R0,（addr）:（addr）（R0）→（R0） 0CH:00110110
0DH:11000001 ； AND R0，R1:（R1）与（R0）→（R0） 0EH:01110000 ； JMP 00: 00→（PC） 0FH:00000000 30H:00010001 35H:00010001 36H:00010001
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三、指令微流程分析
这十条指令的微流程图如图所示：
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01 PC→AR PC+1 02 RAM→BUS BUS→IR P(1)测试 IN 03 SWADD 04 PCSTA 05 PCOUT 06 PCJMP 07 PC→MOV 08 R1→SUB 09 R0→OR 0A PCXOR 0B PCAND 0C R0→→R0 →AR PC0D →AR PC11 RAM→AR PC+1 13 RAMAR PC+1 16 RAMBUS BUS→R0 BUS BUS→DR1 17 →AR PC+1 19 RAM→AR PC+1 1D RAMBUS BUS→DR1 21 R1→01 RAM01 →BUS BUS→0E RAM→→BUS BUS→AR12 R0→→BUS BUS→14 RAM→BUS BUS→R1→BUS BUS→DR2 →BUS BUS→AR 1A RAM→BUS BUS→AR 1E RAMBUS BUS→DR2 22 (DR1ANDR2)→R0 01 BUS BUS→DR2 0F R0BUS BUS→18 (DR1-DR2)→DR10 (D1+DR2)→01 15 →BUS BUS→DR1 →R0 →BUS BUS→DR2 1B RO→→BUS BUS→1F RO→BUS BUSDR101 →LED BUS BUS→DR1 1C →DR1 20 01 R0 01 01 DR1ORDR2→R0 9-25 DR1XORDR2→R0 01 01 计算机组成原理课程设计
图3 用数据流表示的微程序流程
该图是运行微程序的数据流图，实际上并没有分解到微命令一级。为了设计微程序，还应该根据此图进一步细化到微命令（微操作）一级。例如PC→AR，实际上应该同时发出PCB、LDAR两个微命令；PC+1应该发出LDPC微命令；SW→R0应该发出SWB、LDRi（与指令码中的相应位共同译码产生LDR0微命令）两个微命令；RAM→BUS应该发出CE有效和读存储器两个微命令；BUS→RAM应该发出CE有效和写存储器两个微命令；R0→××是指R0B微命令有效等等。据此可将该图改画成下图：
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