本文写于 2018年12月07日，距今已超过 1 年，距 2020年03月27日 的最后一次修改也已超过 3 个月，部分内容可能已经过时，您可以按需阅读。如果图片无法显示或者下载链接失效，请给我反馈，谢谢！
请完成如下实验，并总结规律：
设计机器指令 INL DR，实现从Input的低8位输入数据到DR寄存器。并通过设置不同的W,XP,OP值，验证Input到DR的数据通路。
实验开始前，设置Input的值为1234h，完成下表：
首先，明确微指令的组成是，前3位为操作码、第4位固定0或者1，第5~6位为RS，第7~8位是RD。
由题目要求，显然，第5~6位是任意值，第7~8位是RD。
那么，应该是4位散转，第4位取0。
由此，指令格式为0010XXRD。
其中前3位是指令操作码，不妨令INL为001。XX表示任意值，不妨取XX为00。
特别的，RD的取值为R0（00）、R1（01）、R2（10）、R3（11）。
基于以上的分析可得，INL R0为00100000、INL R1为00100001、INL R2为00100010、INL R3为00100011。
显然，这四条指令在指令系统中必须分写四条（因为软件不认识 INL RD这样的写法），但是在微程序中他们一定做的是同一件事，这意味着微地址散转一定是同一个地址。
那么，我们令Ids为1，取4位散转即可。这样的话，对于上面4条指令（20、21、22、23），散转地址都是640。对应的，可以写出指令系统。这些指令的长度都为1。
在微程序，应该令源选择IOR，目的选择通用寄存器，然后按要求分别设置不同的W,XP,OP值。
在640的地方，选择从I/O到通用寄存器。
编写汇编代码，然后装载运行。
然后尝试先令W,XP,OP为0、0、0，可以看到，这是一个奇到奇的传递，且观察到选通的通用寄存器是CX，值为FF12，并没有选通DX。
尝试先令W,XP,OP为0、0、1，可以看到，这是一个奇到偶的传递，且观察到选通的通用寄存器是CX，值为FF12，并没有选通DX。
类似地，修改W、XP、OP的值，可以得到INL R0剩下的几组记录。
特别需要注意的是，W、XP、OP取值为1、0、1的时候，CX是1212。W、XP、OP取值为1、1、0的时候，总线规则没有信息显示。
之后修改汇编代码的R0为R1，重复上面的步骤，记录INL R1的结果。
与之前的结果比较，可以看到，这次奇字节和偶字节的传递比较符合预期，不像之前那个一样只有传到最低位。
特别需要注意的是，W、XP、OP取值为1、0、1的时候，CX还是1212。W、XP、OP取值为1、1、0的时候，似乎是寄存器是CL就接受INL、寄存器是CH就接受INH。
下面尝试DX，即R2和R3。
只需要修改汇编代码的R1为R2，其他都不需要修改，重复上面的步骤。
观察到成功选择了DX。
但是当W、XP、OP取值为0、0、1的时候，却又选回了CX。
这是因为，如果要选通DX，那么OP的值必须为0，当且仅当OP的值为0的时候，设置的RD才会对R2和R3有效。
这也就意味着，后面的尝试中，所有的OP取值为1的，都可以不用尝试了，那些选的都是CX。
类似地，执行INL R3的时候，发现奇->奇、奇->偶都比较正常。
最后的结果如下表。
| W|XP|OP取值 | 总线规则 | INL R0 | INL R1 | INL R2 | INL R3 |
|---|---|---|---|---|---|
| 000 | 奇->奇 | CX=FF12 DX=FFFF | CX=12FF DX=FFFF | CX=FFFF DX=FF12 | CX=FFFF DX=12FF |
| 001 | 奇->偶 | CX=FF12 DX=FFFF | CX=FF12 DX=FFFF | CX=FF12 DX=FFFF | CX=FF12 DX=FFFF |
| 010 | 偶->奇 | CX=FF34 DX=FFFF | CX=34FF DX=FFFF | CX=FFFF DX=FF34 | CX=FFFF DX=34FF |
| 011 | 偶->偶 | CX=FF34 DX=FFFF | CX=FF34 DX=FFFF | CX=FF34 DX=FFFF | CX=FF34 DX=FFFF |
| 100 | 奇->奇 | CX=FF12 DX=FFFF | CX=12FF DX=FFFF | CX=FFFF DX=FF12 | CX=FFFF DX=12FF |
| 101 | 奇->偶 | CX=1212 DX=FFFF | CX=1212 DX=FFFF | CX=1212 DX=FFFF | CX=1212 DX=FFFF |
| 110 | CX=FF34 DX=FFFF | CX=12FF DX=FFFF | CX=FFFF DX=FF34 | CX=FFFF DX=12FF | |
| 111 | 字传递 | CX=1234 DX=FFFF | CX=1234 DX=FFFF | CX=1234 DX=FFFF | CX=1234 DX=FFFF |
结论：
1、 指令系统最后2位决定的是R0~R3中的哪一个。他们的指令码不一样、散转地址一样，程序会在执行的时候自动选择是哪一个通用寄存器。
2、 当选择的是寄存器的低位时，源的奇偶字节正常工作，但是目的寄存器的奇偶字节无论怎么选择都只会存入低字节。当选择的是寄存器的高位时，源和目的的奇偶字节正常工作。
3、 如果要选择DX，OP必须为0。这也意味着很多操作在选择DX时是无法完成的，必须通过其他手段（例如分步）完成。
4、 特别注意W、XP、OP为1、1、0这组情况，是自动。即目的寄存器选的是低位，那么就自动把源的低位存放进去；目的寄存器选的是高位，那么就自动把源的高位存放进去。
在微程序中设计相关微指令（不一定要设计机器指令对应的微程序），验证RS的数据进入AX时，W, XP和OP的作用。实验开始前，设置CX=1234h，DX=5678h。完成下表：
与上一题类似，尝试W、XP、OP的不同取值。
首先明确微指令，还是和上面一样，指令码不妨就定001、第4位取0、第5~6位是源寄存器，即R0~R3（00、01、10、11），第7~8位任意，不妨取00。
由此，0010RS00。
根据上面的分析，指令码分别为20、24、28、2C。
在微程序中，源编码选择通用寄存器RRD，目的编码选择AX。
观察得到结果。
这里为了方便操作，对微程序做如下修改：
第一步还是按照要求执行RS->AX，但是在执行以后，马上执行IOR->AX，这样，只要令I/O为0000，之后每次运行后执行的IOR->AX都相当于是对AX进行了复位，可以正常执行下面的指令而不用担心上一次的结果残留影响观察。
这样，在执行完指令以后，一次记录一行中的4个结果，然后修改W、XP、OP的值，继续。
结果如下：
| W|XP|OP取值 | 总线规则 | R0->AX | R1->AX | R2->AX | R3->AX |
|---|---|---|---|---|---|
| 000 | 奇->奇 | 3400 | 3400 | 3400 | 3400 |
| 001 | 奇->偶 | 0034 | 0034 | 0034 | 0034 |
| 010 | 偶->奇 | 3400 | 1200 | 7800 | 5600 |
| 011 | 偶->偶 | 0034 | 0012 | 0078 | 0056 |
| 100 | 奇->奇 | 3400 | 3400 | 3400 | 3400 |
| 101 | 奇->偶 | 3434 | 3434 | 3434 | 3434 |
| 110 | 1200 | 1200 | 5600 | 5600 | |
| 111 | 字传递 | 1234 | 1212 | 5678 | 5656 |
结论：
1、 指令系统第5~6位决定的是R0~R3中的哪一个。他们的指令码不一样、散转地址一样，程序会在执行的时候自动选择是哪一个通用寄存器。
2、 当DX作为源寄存器的时候，XP值必须为1，否则只能选择CX。
3、 在RS->AD操作中，奇偶字节与高低字节，在源和目的寄存器上是相反的。
4、 自动的总线规则，由于AX默认选择高位，所以就自动只传递高位。
5、 字传递的总线规则当选择高位时能够复制整个字、否则会复读某两位。
设计机器指令MOV RS, RD，实现将源寄存器RS的内容复制到目标寄存器RD。并通过设置不同的W, XP和 OP值验证数据通路。
实验开始前，设置CX=1234h，DX=5678h。完成下表：
指令叫MYCOPY，格式为0010RSRD。
那么，如果是MYCOPY R0,R0，就是00100000，就是20。类似地，MYCOPY R0,R1，就是00100001，就是21。
微程序也非常简单，就是源寄存器到目的寄存器。
观察到，CX和DX的值都没有发生变化。
继续修改W、XP、OP取值，重复。
之后修改指令系统，改源为R1、R2、R3，重复。
| RS->RD | W|XP|OP取值 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 000 | 001 | 010 | 011 | 100 | 101 | 110 | 111 | |
| R0->R0 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=3434 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R0->R1 | CX=1234 DX=5678 | CX=1212 DX=5678 | DX=3434 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1212 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R0->R2 | CX=1234 DX=5678 | CX=1278 DX=5678 | CX=1234 DX=5634 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=7878 DX=5678 | CX=1234 DX=5634 | CX=1234 DX=5678 |
| R0->R3 | CX=1234 DX=5678 | CX=1256 DX=5678 | CX=1234 DX=3478 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=5656 DX=5678 | CX=1234 DX=1278 | CX=1234 DX=5678 |
| R1->R0 | CX=1234 DX=5678 | CX=3434 DX=5678 | CX=1212 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=3434 DX=5678 | CX=1212 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R1->R1 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R1->R2 | CX=1234 DX=5678 | CX=7834 DX=5678 | CX=1234 DX=5612 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=7834 DX=5678 | CX=1234 DX=5612 | CX=1234 DX=5678 |
| R1->R3 | CX=1234 DX=5678 | CX=5634 DX=5678 | CX=1234 DX=1278 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=5634 DX=5678 | CX=1234 DX=1278 | CX=1234 DX=5678 |
| R2->R0 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5634 | CX=1278 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=3434 | CX=1278 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R2->R1 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5612 | CX=7834 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=1212 | CX=5634 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R2->R2 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=7878 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R2->R3 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5656 | CX=1234 DX=7878 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5656 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R3->R0 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=3478 | CX=1256 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=3478 | CX=1256 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R3->R1 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=1278 | CX=5634 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=1278 | CX=5634 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
| R3->R2 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=7878 | CX=1234 DX=5656 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=7878 | CX=1234 DX=5656 | CX=1234 DX=5678 |
| R3->R3 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 | CX=1234 DX=5678 |
结论：
1、000、011、100、111是假的。
2、由实验1和实验2可知，DX作为源寄存器的时候要求XP为1、DX作为目标寄存器的时候要求OP为0，因此，当且仅当W、XP、OP为0、1、0或者1、1、0的时候，才有可能实现任意通用寄存器到通用寄存器的赋值，其余情况都不可能完成。
3、对于010来说，是完全符合预期的结果，用给定的高低位覆盖了目标的高低位。对于110来说，部分指令的执行结果符合预期，但是也有部分指令（例如R2->R1）的结果是不正确的。
设计机器指令OUTL RD，实现将寄存器RD的值输出到OUT低8位。并验证RD如何作为源寄存器。参考上例，请自己设计表格，并得出结论。
CX和DX都有可能作为源寄存器，然而当且仅当XP为1的时候，源寄存器才会选择DX，否则无论RS是什么都只能选CX。对于本题来说，显然RD应该为CX或DX之一，因此，W、XP、OP的结果只剩下4种选择（010、011、110、111）。
因此，下面只需要对这4种可能做验证。
实验开始前，令寄存器CX=1234，令DX=5678。
| W|XP|OP取值 | 总线规则 | R0->OUT | R1-> OUT | R2-> OUT | R3-> OUT |
|---|---|---|---|---|---|
| 010 | 偶->奇 | 34FF | 12FF | 78FF | 56FF |
| 011 | 偶->偶 | FF34 | FF12 | FF78 | FF56 |
| 110 | 12FF | 12FF | 56FF | 56FF | |
| 111 | 字传递 | 1234 | 1212 | 5678 | 5656 |
观察上表结果，只有W、XP、OP取值为0、1、1时符合预期。
因此，微指令应该为，源编码选择RRD，目的编码选择IOW，总线规则为011。
设计微程序（确切地说，只需要个别微指令），验证AX+BX运算时，W, XP 和 OP的作用。
实验开始前，设置AX=1234h，BX=5678h，观察在W, XP, OP取不同值时的结果。请自己设计表格，并得出结论。
这里与DX无关，所以需要对8种可能做尝试。
首先定义MYADD指令，执行AX+BX。
源编码选择ALU，目的编码暂时不需要，因为不需要输出，只是为了观察结果。
例如，W、XP、OP取值为0、0、0的时候，AX+BX的结果为AC00。
| W|XP|OP取值 | 总线规则 | AX+BX |
|---|---|---|
| 000 | 奇->奇 | AC00 |
| 001 | 奇->偶 | AC00 |
| 010 | 偶->奇 | 00AC |
| 011 | 偶->偶 | 00AC |
| 100 | 奇->奇 | AC00 |
| 101 | 奇->偶 | AC00 |
| 110 | 68AC | |
| 111 | 字传递 | 68AC |
结论：
1、 总线规则的源的奇偶决定了结果存放在ALU寄存器的高字节还是低字节。
2、 当总线规则为字节的时候，无论W、XP、OP值为多少，都是AX的低字节与BX的低字节相加。
3、 当总线规则为110或者111的时候，是整个AX与整个BX相加。
验证微指令RAM->IR时的散转下址0600是否可变。模型机中RAM->IR微指令的下址设置的都是0600，取指周期散转时，系统根据0600和IR的值经运算得到微程序入口地址。如果微指令RAM->IR的下址不是0600，那么微程序入口地址还是通过IR的值和0600运算得到吗？请设计实验和相关表格，并得出结论。
不能。
实验中，只要勾选IR，则自动变为取指变址。
此时无论如何设置微地址都不再有效。基址还是600H，所以最后微程序入口地址还是保持600H+IR的值。
111
感谢