计算机组成原理报告文档格式.docx
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时间安排（集中时间）
1.第19周周一（1-4）:
全体集中讲解课程设计原理与方法
2.第19周周一～周四（1-4）:
分班调试，撰写设计报告
3.第19周周五：
验收及答辩。
具体要求
1.周一：
熟悉任务，掌握设备
2.周一：
完成模型机的实验线路连接
3.周二：
调试模型机，记录实验结果
4.周三：
拟定课程设计报告大纲
5.周四、五：
撰写并打印课程设计报告
1.课程设计
1.1课程设计题目
基本模型机设计与实现
1.2课程设计目的
在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上，深入掌握信息流和控制信息流的流动过程，进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念，培养开发和调试计算机的技能。
1.3实验设备
1．TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一台。
2．PC微机一台。
2概要设计
2.1原理
部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。
这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一段微程序。
本实验采用五条机器指令：
IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件转移）、其指令格式如下（前４位为操作码）：
地址（二进制）内容（二进制）助记符说明
0000000000000000INR0“INPUTDEVICE”R0
0000000100010000ADD[0AH],R0R0+[0AH]R0
0000001000001010
0000001100100000STAR0,[0BH]R0[0BH]
0000010000001011
0000010100110000OUT[0BH][0BH]LED
0000011000001011
0000011101000000JMP00H00HPC
0000100000000000
00001001
0000101000000001自定
00001011求和结果
其中IN为单字长（８位），其余为双字长指令，×
×
为addr对应的二进制地址码。
为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序。
存储器读操作（KRD）：
拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“００”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。
存储器写操作（KWE）：
拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA置为“０１”时，按START微动开关可对RAM进行连续手动写入。
启动程序：
拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA置为“１１”时，按START微动开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。
上述三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置，其定义如下：
图片1
2.2数据通路框图
图片2
2.3微指令格式
当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化。
图片3
2.4微程序流程图
图片4
2.5微指令二进制代码表
表1
微地址
S3S2S1S0MCNWEA9A8
A
B
C
μA5…μA0
00
000000011
000
100
010000
01
110
000010
02
000000001
001
001000
03
000100
04
011
000101
05
010
000110
06
100101011
101
000001
07
001101
10
000000000
11
000011
12
000111
13
001110
14
010110
15
000000101
16
001111
17
010101
20
010010
21
010100
22
010111
23
24
011000
25
000001110
26
27
30
000001101
010001
2.6实验步骤
2.6.1实验接线图
图片5
2.6.2操作步骤
（1）按图5连接实验线路。
（2）写程序方法一：
手动写入
①先将机器指令对应的微代码正确地写入2816中，由于在实验三微程序控制实验中已将微代码写入E2PROM芯片中，对照表6－2校验正确后就可使用。
②使用控制台KWE和KRD微程序进行机器指令程序的装入和检查。
Ａ.使编程开关处于“RUN”，STEP为“STEP”状态，STOP为“RUN”状态。
Ｂ.拨动总清开关CLR（1→0→1），微地址寄存器清零，程序计数器清零。
然后使控制台SWB、SWA开关置为“01”，按动一次启动开关START，微地址显示灯显示“010001”，再按动一次START，微地址灯显示“010100”，此时数据开关的内容置为要写入的机器指令，按动两次START键后，即完成该条指令的写入。
若仔细阅读KWE的流程，就不难发现，机器指令的首地址总清后为零，以后每个循环PC会自动加1，所以，每次按动START，只有在微地址灯显示“010100”时，才设置内容，直到所有机器指令写完。
Ｃ.写完程序后须进行校验。
拨动总清开关CLR（1→0→1）后，微地址清零。
PC程序计数器清零，然后使控制台开关SWB、SWA为“00”，按动启动START，微地址灯将显示“010000”，再按START，微地址灯显示为“010010”，第三次按START，微地址灯显示为“010111”，再按START后，此时输出单元的数码管显示为该首地址中的内容。
不断按动START，以后每个循环PC会自动加1，可检查后续单元内容。
每次在微地址灯显示为“010000”时，是将当前地址中的机器指令写入到输出设备中显示。
方法二：
联机读／写程序
按照规定格式，将机器指令及表1微指令二进制表编辑成十六进制的TXT格式文件。
微指令格式中的微指令代码为将表1中的24位微代码按从左到右分成3个8位，将此三个8位二进制代码化为相应的十六进制数即可。
用联机软件的“【转储】—【装载】”功能将该TXT文件装载入实验系统即可。
（3）运行程序方法一：
本机运行
①单步运行程序
Ａ.使编程开关处于“RUN”状态，STEP为“STEP”状态，STOP为“RUN”状态。
Ｂ.拨动总清开关CLR（1→0→1），微地址清零，程序计数器清零。
程序首址为00H。
Ｃ.单步运行一条微指令，每按动一次START键，即单步运行一条微指令。
对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致。
Ｄ.当运行结束后，可检查存数单元（0BH）中的结果是否和理论值一致。
②连续运行程序
Ａ.“STATEUNIT”中的STEP开关置为“EXEC”状态。
STOP开关置为“RUN”状态。
Ｂ.拨动CLR开关，清微地址及程序计数器，然后按动START，系统连续运行程序，稍后将STOP拨至“STOP”时，系统停机。
Ｃ.停机后，可检查存数单元（0BH）结果是否正确。
联机运行
联机运行程序时，进入软件界面，装载机器指令及微指令后，选择“【运行】－【通路图】－【复杂模型机】”功能菜单打开相应动态数据通路图，按相应功能键即可联机运行、监控、调试程序。
（软件使用说明请看《用户手册》）
总清开关CLR清零（1→0→1）后,将使程序首址及微程序地址为00H，程序可从头开始运行。
3实验过程
3.1输入数据
3.2结果
4设计总结
4.1设计体会
本次课程设计要求我们设计一台微程序控制的模型机，设计基本模型机的指令系统，设计的目的是让我们增加自己的动手能力，真正的达到理论与实际的结合。
本次实验大体上分为两步。
首先，是连接电路。
其次，装载课程设计指导书上设计的程序并测试运行，通过观察运行情况和数据在总线上的流动，了解各功能部件的工作原理和工作机制以及流程图各指令的含义，并装载运行、检验运行结果。
在本次的课程设计的过程中，相较于以前的实验内容，最明显的就是接线的部分。
这次的接线非常的复杂，接线内容很麻烦，而在每次实验中，最重要最有用的部分就是接线，要是那根线没插好又或是没插对，那整个实验都会不成功。
这也就要求我们在接线环节，必须保持高度的细致性，并且还要有不急不躁稳定自若的心态。
这次通过实验的方法来学习计算机原理这门课程，感觉受益匪浅。
开始看计算机原理，觉得很多东西匪夷所思，不可理解，更不用提这次试验了。
很多原理性的东西如果不是真正和硬件结合起来，只限于纸上谈兵，或者只作些简单的照搬模式的小实验，那么事隔一段时间，恐怕很难有什么知识能在头脑中留下什么印象。
完成这次实验后，我们对很多原理有了更加感性化的认识，并且体会到了手工设计的艰辛，锻炼了动手能力和严谨求实的科学作风。
通过本次课程设计，真正的发现理论与实际结合得重要性，有时并不是理论知识学得好动手能力就会高，当真正动起手来发现自己需要学得知识还是很多的，在以后的学习中，自己一定要加强理论与实际的结合。
设计过程中质疑（或答辩）记载：
1.实验过程中遇到的问题有哪些？
如何解决？
答：
刚开始时，运行程序总是只运行一部分，检查发现插线时没有对齐，线也有插错的地方，再认真检查了一遍后，程序运行正常。
2该题目是如何实现的？
有两种方法：
第一种改线，即将CON单元的LDA-LDB引脚与ALU&
REG单元的LDA-LDB引脚相连；
第二种，改写微代码和机器指令。
指导教师评语：
评分：
签名：
2018年月日
附录1：
课程设计评分表
评分项目
评分成绩
1.设计目的明确（10分）
2.理解题目要求，设计方案正确，具有可行性、创新性（20分）
3.程序结构设计合理，典型指令运用恰当，程序清晰，程序运行结果符合题目功能要求，测试性能达到技术要求（40分）
4.设计报告规范（15分）
5.答辩（15分）
总分（100分）
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