计算机硬件课程设计报告.docx

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计算机硬件课程设计报告

计算机组成原理

——课程设计

学号：

姓名:

班级:

指导老师:

2013年6月

一、设计目的与要求

目的：

利用FD-CES实验仪提供的硬件资源（功能模块、控制台及外设等），研制一台微程序控制的实验计算机。

要求：

1.运算器：

采用单累加器多寄存器结构（开关KA、KB、KC、KR分别置左、右、右、左）。

2.指令系统：

16条指令，外设和内存统一编址、统一操作指令。

3.内存寻址方式：

寄存器直接寻址

寄存器间接寻址

直接寻址

立即数寻址

二、设计原理

1.样机逻辑框图：

见图一

2.样机指令系统和指令执行流程：

见表一

3.样机微指令格式和指令微程序：

见表二

三、设计微操作信号

1、运算器模块（ALU）

SA接XO接M16

SB接X1接M17

P0接CY

P1接A0接SR

P2接A7接SL

CA接Φ非

S3~S0接M23~M20

Cn的非接M19

M接M18

CG接M11

CC接Φ非

OB接M8

OT接M10

CT接+5V

2、寄存器堆模块（REG）

RR接M1

A接I0

B接I1

3、指令部件模块（I-PC）

P+1接M6

GI接M7

CI接Φ非

CK接Φ

CLR接+5V

OI接M15

4、内存模块（MEM）

RC=M2+Φ非

WC=M3+Φ非

5、总线缓冲模块（BUS）

B1、B3接RF

B2=RC+IAB2·IAB10

KA接IAB0

KB接IAB1

6、启停和时停模块（R-P）

DR接M5

RCP接Φ非

7、微程序控制模块（MPG）

MLD接M4

MP+1接+5V

MCLR接R0

MCLK接P0

MIG接地

MD10~MD6接地

MD5接I7

MD4接I6

MD3接I5

MD2接I2

MD1~MD1接+5V

四、硬件接线

SA-X0-M16M-M18CK-ΦMIG-GND

SB-X1-M17CG-M19CLR-+5VMD10-GND

P0-CYOB-M8OI-M15MD9-GND

P1-A0-SROT-M10B1-B3-RFMD8-GND

P2-A7-SLCT-+5VKA-IAB0MD7-GND

CA-Φ非-CCRR-M1KB-IAB1MD6-GND

S3-M23A-I0DR-M5MD5-I7

S2-M22B-I1MLD-M4MD4-I6

S1-M21P+1-M6MP+1-+5VMD3-I5

S0-M20GI-M7MCLR-R0MD2-I2

Cn的非-M19CI-Φ非-RCPMCLK-P0MD1-MD0-+5V

接线图

CL

M14

CP

M13

Vcc

1234567

141312111098

五、调试

1、根据计算机硬件实验及课程设计指导书，写内存，读内存；写控存，读控存，看看所用的机器是否有问题；

2、将自己所连得线路连入机器中；

3、将所有的微指令输入所用的机器中，然后依次调试存取类指令、调试算逻类运算类指令、调试跳转类I/O设备操作类指令，看机器是否可以运行存取指令、加减指令、移动指令；

4、若不行，检查自己输入的程序是否正确以及检查电路是否有误；若电路成功，就可以做老师的题目了。

六、验收题目

15H90H

16H76H

19HFFH

25H4FH

①、（15H）-（16H）→17H

②、（17H）右移两位→18H

③、（18H）+（19H）-（25H）→26H

④、（26H）左移一位→27H

七、程序代码

地址

指令

指令编码

015

8AH

016

76H

、、、

、、、

、、、

019

、、、

025

、、、

030

、、、

LDA016

FFH

、、、

49H

、、、

80

031

16

032

MOVR0，A

44

033

LDA015

80

034

15

035

SUBA,R0

04

036

STA017

A0

037

17

038

RRCA

C4

039

RRCA

C4

03A

STA018

A0

03B

18

03C

LDA025

80

03D

25

03E

MOVR2,A

46

03F

LDA019

80

040

19

041

MOVR1,A

45

042

LDA018

80

043

18

044

ADDA,R1

01

045

SUBA,R2

06

046

STA

A0

047

26

048

RLC

C0

049

STA

A0

04A

27

04B

HALT

FF

查看结果：

030LOADSTRT

O17LOAD14

018LOAD05

026LOADB5

027LOAD61

八、心得体会

这次课程设计整机实验与前几次计算机部件的实验有很大不同，使我们对计算机硬件组成原理有了一些认识。

这次的课程设计，采用了单寄存器多累加器的结构，通过对一个简单计算机的设计，使我们对计算机的基本组成，部件的设计，部件间的连接，微程序控制器的设计，微指令和微程序的编制与调试等过程有了更深的了解。

这次课程设计首先是需要很耐心很细心的将电路接线正确，然后输入控存，保存控存内容，然后通过几段微程序内容进行调试，最后再将所编汇编语言翻译为机器码输入。

这次的课程设计中掌握了认真看书，加以理解，吸收的能力，掌握了简单汇编语言的编写。

同时在程序设计的时候应注意到输入数据与微程序之间留有一定的内存以便增加其他数据进行运算。

实验过程中，在保存控存内容和编写汇编语言时我们遇到了问题。

保存时机器设置了只读模式，无法存入，在请教老师后才得以解决。

由于在此之前没有接触过汇编语言，所以对汇编语言的编写不太了解，通过老师的讲解和同学之间对书上内容的仔细讨论，才使得这个问题得以解决，能够正确的输入汇编语言，进行实验。

根据总体的设计目标,对实验仪的硬件资源（功能模块、控制台和外设）进行逻辑组合,便可设计实验计算机的整机逻辑框图。

（单累加器多寄存器）