2.1.2 读取指令

操作码DR SR 把源寄存器SR中的内容读到目标寄存器DR中。 2.1.3 “ADD”指令

以下五条机器指令为选做题目，给出指令执行流程（选做要求：(组号 mod 5)+1=红色题目编号）：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件转移），其指令格式如下：

助记符机器指令码说明

②ADD addr 0001 0000 ×××× R0+[addr] ?R0

2.2 储存器

②要求用128K×16位的SRAM芯片设计512K×16位的存储器，SRAM芯片有两个控制端：当 CS 有效时该片选中。当W/R=1时执行读操作，当W/R=0时执行写操作。用64K×16位的EPROM芯片组成128K×16位的只读存储器。试问：。 <1> 数据寄存器多少位？ <2> 地址寄存器多少位？ <3> 共需多少片EPROM? 此存储器组成框图。

2.3 运算器

设计计算机运算器（包括逻辑框图与指令系统，以及各指令的微程序流程图）。 指令系统是指计算机系统所有指令的集合，微程序是指实现一条机器指令功能的微指令序列，微指令是指实现一定操作功能的一组微命令，微命令对应着相应的微操作。

这次课程设计我们设计了TRA、JIA、JIAN、YU、HUO等微指令。

2.4 硬件系统

2.4.1计算机硬件组成

了解计算机的硬件系统。就计算机的某些硬件组成部分，说明对其认识。 答：构成计算机的一般有“5大部分”，分别为：运算器、控制器、储存器、输

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入设备和输出设备。 (1)运算器

运算器用来实现算术运算和逻辑运算。主要由：算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元（ALU）的基本功能为加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补等操作。计算机运行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器；处理后的结果数据通常送回存储器，或暂时寄存在运算器中。与Control Unit共同组成了CPU的核心部分。 （2）控制器

控制器根据指令的功能产生相应的控制信号，控制其它部分的工作以便实现指令的功能。主要由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。控制器工作的实质就是解释程序，它每次从存储器读取一条指令，经过分析译码，产生一系列操纵计算机其他部分工作的控制信号（操作命令），发想各个部件，控制各部件动作，是整个机器连续，有条不紊地运行。高级计算机中的控制器可以改变某些指令的顺序，以改善性能。

对所有CPU而言，一个共同的关键部件是程序计数器，它是一个特殊的寄存器，记录着将要读取的下一条指令的存储器中的位置。 （3）储存器

存储器用来存放数据和程序。主要功能是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。存储器是具有“记忆”功能的设备，它采用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符，例如英文字母、运算符号等，也要转换成二进制代码才能存储和操作。 （4）输入设备

用于把原始数据和处理这些数据的程序输入到计算机中。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘，鼠标，摄像头，扫描仪，光笔，手写输入板，游戏杆，语音输入装置等都属于输入设备。输入设备（InputDevice）是人或外部与计算机进行交互的一种装置，用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。计算机能够接收各种各样的数据，既可以是数值型的数据，也可以是各种非数值型的数据，如图形、图像、声音等都可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中，进行存储、处理和输出。

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（5）输出设备

用于数据的输出。是计算机的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。常见的有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。

2.4.2 采用门电路设计一个8位的全加器电路

图2.4.2.1 1位全加器

Ai 0 0 0 0 1 1 1 1 输入 Bi 0 0 1 1 0 0 1 1 输出 Ci-1 0 1 0 1 0 1 0 1 Si=Ai⊕Bi⊕Ci-1 Ci=AiBi+(Ai⊕Bi)Ci-1

Si 0 1 1 0 1 0 0 1 Ci 0 0 0 1 0 1 1 1 7

2.4.3 定点补码加减法装置逻辑框图

进行加减运算时，最少要有两个数据寄存器，存放加数和被加数。还要设置一个实现加法运算的全加器。运算结果通常放在被加数寄存器中，所以被加数寄存器又叫累加寄存器。

定点补码加减法装置的逻辑框图如图3-3所示，其中A寄存器为累加寄存器，用于存放被加数或被减数以及运算结果；B寄存器为接收数据寄存器，用于接收由主存读出的数据，存放加数或减数；Q为加法器，实现加法运算。加法器的数据输入端有两个，分别接收A寄存器和B寄存器的数据，加法过程中相邻各位间的进位关系在内部已逐位连好，图３-３中未表示出来。加法器最低位之进位Cn+1单独引出，以便实现变补运算时，末位加1的需要。

加法器的B数据输入端用于在加法运算时送入B的值，由B寄存器的触发器Q端输出；在做减法运算时，实际上送入加法器的数据是B的反码，加法器末位再加1，即实现送入（-B）补码的要求，B的反码由B寄存器触发器之反向端引出。加法器的B输入端实际上是两路输入，由二选一的与或门实现。

在做加法运算时，加法装置需要3个控制信号，全加器Q有2个输入端，A输入端需要控制器送来A→Q的信号，把A寄存器的内容送入Q，B输入端需要控制器送来B→Q的信号，把B寄存器内容送入Q，加法结果存入A寄存器还需要Q→A的控制信号，才能完成加法运算。当然，这里假定A寄存器已经放入被加数，B寄存器已经放入加数。

2.5 模型机综合实验

2.5.1 实验数据：01H

图2.5.1 移位/取反实验源程序

2.5.2 转移实验

实验数据：01H

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