山东大学软件学院计组课设2021整机实验（补码加法+溢出跳转+原码一位乘）

前言

致读者

学子苦课设久矣——笔者在写下这句话时，叹息连连。

因为基础差，加上之前实验划水，初逢整机实验时那真是一脸懵逼，一筹莫展：做了3次实验，电路图都连不上一根线。概念、原理、要求都没有弄清的情况下冥思苦想，让我走了许多弯路…

幸好在弯路上，CSDN上校友的博客，同学的指导给了我启发，实验也渐渐有了进展。

现在，我正把路上的见闻整理成文字图表，希望能够给你哪怕一点点帮助，就像我当初从别人那里获得帮助一样。

疑义相与析，欢迎留言或私信探讨，Any problem will be OK！(๑•̀ㅂ•́)و✧

写作目的

1. 以写作输出厘清思路，查缺补漏
2. 记录自己的成果与收获
3. 帮助苦于课设的你早日征服它

（陆续填坑ing…）

一、实验要求

1.1 基本要求

注意：

1. LOAD取数指令采用双字长、直接寻址
2. STORE指令采用双字长、寄存器间接寻址方式
3. 取指微程序入口固定为控存的00H
4. MDR：一端接内存数据线，另一端接内部数据线，实现MDR与内存数据的隔离
5. 在保存运算结果的同时，也要保存结果的状态（C、V、N、Z）

C：进位， V：溢出， N：结果为负， Z：结果为零

其他要求：

今年，我们老师建议使用典型总线结构（与之相反的是非典型总线结构，即以ALU为中心）

同时还要求通用寄存器需要封装成一个寄存器组，统一管理。

这一部分建议大家尽早明确各自老师要求，以实际为准！！！

1.2 扩展要求（一）

1.3 扩展要求（二）

1.4 其它扩展

二、概念剖析

2.1

三、思路设计

四、电路图

五、问题与解决

5.1 总线输出接灯，程序运行中，灯没有亮

总线上的灯不亮，说明数据没有到总线。

造成这个问题有很多很多的原因，比如RAM压根没有读出数据、数据没有进入寄存器、寄存器的三态门没有打开、某元件本来就有问题…（太多了，根本例举不完）

Debug方法：

一定要多接指示灯！一定要多接指示灯！！一定要多接指示灯！！！

怀疑某个地方有问题，就在那里的输入端/输出端/两端都接上指示灯，观察运行时对应灯泡的变化。

怀疑某个元件本身就无法完成自身功能，就应该单独把它拿出来，输出接灯，手动给它输入和脉冲，观察是否正常。

Example：

我的项目中，取LOAD指令的取指周期中，执行MDR->BUS->IR时，总线灯不亮（我的LOAD指令二进制是0001 0001）

分析：
正常情况下，现在总线上的数据就是LOAD指令，总线灯应该就是0001 0001，但总线灯是0000 0000

于是我首先怀疑是MDR的问题，具体包括以下可能：

1. MDR没有存入数据，所以无输出
2. MDR有数据，但是与BUS间的三态门没有打开

所以我在MDR与三态门之间8条线都接上一个指示灯（如下图）

再次测试MDR->BUS->IR指令，

结果灯为0001 0001！

这说明 MDR有数据，但是与BUS间的三态门没有打开。

于是我沿着线找到了控制这个三态门的3-8译码器的Y3N输出端。

此时，我认为我对3-8译码器的控制逻辑是没有错误的，肯定是3-8译码器元件自身有问题，所以就把它取出来单独测试：
所有输入端绑定开关，所有输出端绑定灯泡

结果都是正常的(比如输入001，结果为0000 0001），证明3-8译码器自身没有问题。

到这里，就不得不怀疑是我对3-8的控制逻辑有问题。

经过检查，发现3-8译码器的输入端弄反了：本来应该是ABC从低到高接，但是我按从高到低接了（笑哭）

最后，我把A和C所接的输入端交换了一下，问题终于解决

5.2 JP不能跳转回00H

我的电路图中，让μPC之前通过二选一选择器来选择QJP与JP跳转方式。

当选择BY为1时，将B0~B7传入μPC，而 B7 ~ B0依次接的是μIR23~μIR16。

经过检查，发现我设计的JP微指令中μIR23~μIR16并不为全零，自然无法跳转回00H

5.3 QJP微操作执行后，总是会顺序多走一步微操作，再进行跳转

时序问题

六、收获感悟

七、项目资源

后话