计算机组成原理课程设计的实验报告参考模板Word格式文档下载.docx
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3.1.1根据设计要求正确设置正确设置多路开关-------2
3.1.2操作控制信号及其实现方式-------------------2
3.1.3根据接线表画出整机的线路图-----------------2
3.2.设计指令系统----------------------------------3
3.3.设计微指令及指令的微程序----------------------4
3.3.1设计微地址--------------------------------4
3.3.2写出指令的执行流程-------------------------3
3.3.3编写指令的微程序---------------------------5
3.4.编写并执行应用程序----------------------------8
四、心得体会-----------------------------------------7
一课程设计的目的
通过课程设计更清楚地理解下列基本概念:
(1)计算机的硬件基本组成;
(2)计算机中机器指令的设计;
(3)计算机中机器指令的执行过程;
(4)微程序控制器的工作原理;
(5)微指令的格式设计原理;
二设计要求
题一研制以台性能如下的实验计算机。
(1)没有外部设备;
(2)运算器采用单累加器多寄存器结构;
(3)操作数寻址方式有:
立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址;
(4)设计由如下指令组成的指令系统,其中L为累加器A,Jx为通用寄存器。
将指令的二进制编码填入表中;
序号
指令助记符
指令功能
指令编码
第一字节
第二字节
1
JIAL,JX
(L)+(JX)→L
2
YIDONGL,JX
(JX)→L
3
YIDONGJX,L
(L)→JX
4
ZHUANGZDIZHI
(DIZHI)→L
5
FASONGDIZHI
L→(DIZHI)
6
ZHUANZDIZHI
L是零转移
7
ZHUANCYDIZHI
有进位转移
8
ZHUANL0DIZHI
L0位是1转移
9
ZHUANYIDIZHI
无条件转移
10
YIDONGL,SHUJU
SHUJU→L
11
YIDONGJX,SHUJU
SHUJU→JX
12
TINGJI
停机
(5)计算各指令的微地址并写出各指令的微程序;
(6)将下列程序手工汇编、手工装入并运行,察看运行结果。
ORG100
START:
YiDONGL,#3(5F03H)
YIDONGJ1,#05(5905H)
JIAL,J1
FASONG00D
TINGJI·
(7)编写汇编语言程序实现如下功能:
将内存某两个单元的数据相加后存入另一个单元中,若有进位,则在00B单元中存入数据0,否则在00B单元中存入数据1;
(8)将该应用程序机器汇编、机器装入、并连续运行,察看运行结果并验证程序的正确性;
三设计的方法及过程
3.1整机设计
3.1.1根据设计要求正确设置正确设置多路开关
(1)设计单累加器多寄存器结构的运算器,要求开关KA、KB、KC、KR分别置左、右、右、下。
(2)为了便于微指令的设计,标出在运算器中数据的传输方向。
3.1.2操作控制信号及其实现方式
微操作控制信号设计的一般原则
1)对于电平有效的操作控制信号,可采用微指令码直接控制。
2)对脉冲型和电平跳变信号,需外加门电路实现。
3)对需多个控制信号的器件,通常将某些信号固定好,其他信号接某个Mi。
设计实验接线表
按模块逐个归纳整理,明确各模块中各器件各控制信号的处理方法,将其分别接在某个Mi上.
1)运算器模块
累加器A:
X0----M16X1----M17CA----φ
累加暂存器ACT:
CC----φCG----M5
暂存器TMP:
CT-----+5VOT----M10
算逻单元:
S3-S0----M23-M20Cn----M19M----M18
输出缓冲器BUF:
OB----M8
进位产生线路:
P2-P0不用SB、SA----X1X0CP----M13+φ
2)寄存器堆模块
RR----M1WR----M0·
φA、B将有指令部件控制
3)指令部件模块
指令寄存器IR1:
GI----M7CI----φ
指令寄存器IR2:
CL----M14·
φ
IR1、IR2输出控制:
OI----M15
程序计数器PC:
P+1----M6CLR----+5VCK----φ
LP由LP’通过M9间接控制
PC输出控制:
PCO由P+1通过M6间接控制
4)内存模块:
RC----M2(RC’)+φWC----M3(WC’)+φ
5)总线缓冲模块:
B1、B3----RFB2----RC’
6)微程序控制模块
微程序计数器MPC:
MCLR----ROMCLK----PO
MLD----M4MP+1----+5V
操作码散转控制:
MD10-MD6----GND
MD5-MD2----I7-I5,I2MD1-M0----+5V
微指令寄存器:
MIG----GNDMICP----启停模块产生
7)启停和时序模块:
DR----M5RCP----φ
3.1.3根据接线表画出整机的线路图如下:
图1.整机逻辑框图
3.2设计指令系统
表一指令系统
JJLNL,JX
111111JX
110111JX
110110JX
10111a10a9a8
a7~a0
10011a10a9a8
01100a10a9a8
01101a10a9a8
01110a10a9a8
01111a10a9
a8
01011111
SHUJU
010110JX
00000000
3.3设计微指令及指令的微程序
3.3.1计算微地址
微程序入口地址形成方法:
MD10MD9MD8MD7MD6MD5MD4MD3MD2MD1MD0
00000I7I6I5I211
取指微指令放在000H处。
表二微地址
序号
微地址
03FH
037H
033H
02FH
027H
01BH
01CH
01DH
017H
013H
003H
3.3.2写出指令的执行流程
表三指令的执行流程
节拍
微操作
控制信号
控制信号有效性
JlAL,JX
T1
(ACT)+(JX)→BUF→IDB→L置CY
RR,A,B
/CN,M,S3,S2,S1,S0
OB,XO,X1,CA
SA,SB,CP
0,I1,I0
1,0,1,0,0,1
0,1,1,↑
1,1,↑
T1
(JX)→BUF→IDB→L
OB,XO,X1,CA
1,1,0,0,0,0
1,1,1,↑
(ACT)→BUF→IDB→JX
OB,WR,A,B
1,1,1,1,1,1,
0,0,I1,I0
(PC)→IAB→OAB
(M)→ODB→IDB→IR2
(PC)+1→(PC)
PCO,B1
RC,B2,B3,CL
P+1,CK
0,0
0,0,0,↑
1,↓
T2
(IR1、IR2)→IAB→
OAB
(M)→ODB→IDB→L
OI,B1
RC,B2,B3,XO,X1,CA
0,0,0,1,1,↑
0,0,0
(ACT)→BUF→IDB→ODB
OB,B2,B3,WC
1,0,0,0,0,0
0,1,0,0
(IR1、IR2)→IAB
IAB→PC(条件成立)
OI
LP
YIDONGL,SHUJU
RC,B2,B3,X0,X1,CA