简单8位模型机设计.docx
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简单8位模型机设计
计算机组成原理
课程设计报告
13073210
2015．7.12
8位模型机总体结构设计
8位模型机数据通路设计
8位模型机具体部件设计图
时序发生器
CLK:
时钟信号
HALT:
停机信号
m[7..0]:
输出时序信号
Timer波形
程序计数器
CPPC：
上升沿控制信号
PC1:
PC自加一控制信号
PC-BUS:
三态门控制
BUS[7..0]:
数据输入/输出
运算器
BUS[7..0]:
数据输入/输出
CPSA：
A暂存器控制信号
CPSB：
B暂存器控制信号
ALU-BUS：
三态门控制
CN：
运算信号
M：
运算信号
S[3..0]：
运算控制信号
通用寄存器组
BUS[7..0]:
数据输入/输出
WE：
写入控制信号使能端
WA：
寄存器写入控制信号
WB：
寄存器写入控制信号
RE：
读取控制信号使能端
RA：
寄存器读取控制信号
RB：
寄存器读取控制信号
主存
BUS[7..0]:
数据输入/输出
CPMAR:
主存地址写入控制信号
WRE：
主存写入控制使能端
WR：
主存写入控制信号
RD主存读取控制信号
RAM-BUS：
三态门控制
CPMDR：
主存数据写入控制信号
总线暂存器
BUS[7..0]:
数据输入/输出
CPBUS：
暂存器输入控制信号
OUTBUS：
暂存器输出控制信号
uPC
IR
控存
8位模型机机器指令设计
MOVA,88H
10
传送指令（立即数->寄存器）
MOVB,66H
20
传送指令（立即数->寄存器）
ADDA,B
30
加法算术运算
DECA
40
自减一
ANDA,B
50
逻辑与运算
JMP80H
60
跳转指令
INCA
80
自加一
HALT
90
停机指令
8位模型机微指令表
0
HALT
~Q[0]
1
CPPC
Q[1]&m[4]
2
PC1
Q[2]&m[3]
3
PC-BUS
~（Q[3]&m[3]）
4
WE
~（Q[4]&m[3]）
5
WA
~Q[5]
6
WB
~Q[6]
7
RE
~（Q[7]&m[3]）
8
RA
Q[8]
9
RB
Q[9]
10
CPBUS
~（Q[10]&m[4]）
11
OUTBUS
~（Q[11]&（m[1]||m[3]））
12
CPSA
Q[12]&m[4]
13
CPSB
Q[13]&m[4]
14
ALU-BUS
Q[14]&M[3]
15
CN
Q[15]
16
M
Q[16]
17
S0
Q[17]
18
S1
Q[18]
19
S2
Q[19]
20
S3
Q[20]
21
CPMAR
Q[21]&m[4]
22
WRE
Q[22]&m[1]
23
RD
Q[23]&m[2]
24
WR
Q[24]&m[1]
25
RAM-BUS
~（Q[25]&m[3]）
26
CPMDR
Q[26]&m[2]
27
0-UPC
~（Q[27]&m[4]）
28
UPC
Q[28]&m[4]
29
0-IR
~（Q[29]&m[2]）
30
CPIR
Q[30]&m[4]
8位模型机微指令
入口地址：
00
公共取值周期
PC-BUSCPMARUpc1
WRRDCPMDRRAM-BUSCPIRPC1CPPC0-upc
入口地址：
10
MOVA，BX
PC-BUSCPMARUpc1
WRRDCPMDRRAM-BUSWEPC1CPPC0-uPC0-IR
入口地址：
20
MOVB,66H
PC-BUSCPMARUpc1
WRRDCPMDRRAM-BUSWEPC1CPPC0-uPC0-IR
入口地址：
30
ADDA,B
RECPSAUPC
RECPSBUPCRB
S0S3ALU-BUSWE0-UPC0-IRCNM
入口地址：
40
DECA
PC-BUSCPMARUpc1
WRRDCPMDRRAM-BUS0-IR0-UPC
入口地址：
50
ANDA,B
RECPSAUPC
RECPSBUPCRB
S0S1S3ALU-BUSWE0-UPC0-IRCNM
入口地址：
60
JMP80H
PC-BUSCPMARUPC
RDWRCPMDRRAM-BUSCPSAUPCCPPCPC1WE
PC-BUSRECPSBUPCWE
S0S3ALU-BUSCN0-UPC0-IRCPPCPC1（低电平）
入口地址：
80
DECA
RECPSAUPC
WES0S1S2S3S4ALU-BUSCN0-UPC0-IR
入口地址：
90
HALT
HALT
8位模型机模型机调试波形
MOVA,88H
MOVB,66H
ADDA,B
DECA
ANDA,B
INCA
HALT
JMP80h
8位模型机指令汇总
公共取值（小组共同）
MOVA,88H（小组共同）
MOVB,66H（自己设计）
ADDA,B（小组共同）
DECA（自己设计）
ANDA,B（小组设计）
DECA（自己设计）
JMP80H（小组设计）
HALT（小组设计）
心得体会
在完成了本次课程设计后，我的感触颇多。
首先，我深刻的体会到了计算机结构的复杂性，感受到这门学科的奥妙和趣味，真正的意识到计算机是人类历史上最伟大的发明。
我已经能够自己模拟制作出一个简单的8位模型机，深刻的学习到了模型机的工作原理，这是课本所无法提供的一种富有意义的实践。
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