计算机组成原理课程设计报告及代码之复杂模型机设计剖析.docx

1、计算机组成原理课程设计报告及代码之复杂模型机设计剖析课程名称： 计算机组成原理 题目名称： 复杂模型机设计 专业名称： 计算机科学与技术 班 级： 2013240203 学生姓名： 李俊同组同学： 丰翔 王兆宇 学 号： 201324020311 指导教师： 兰勇完成时间： 2016 年 1月 8 日一 、课程设计概述 31.1课程设计的教学目的 31.2课程设计任务和基本要求 31.3设计原理 3二、 规定项目的实验验证 42.1设计原理 42.2操作步骤 10三、 指定应用项目的设计与实现 143.1设计任务 143.2任务分析以及解决方案 14四、 收获和体会 154.1 我的收获与体会

2、 15、课程设计概述1.1课程设计的教学目的本课程设计的教学目的是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， 深入掌握数据信息流和控制信息流的方法， 进 一步加深对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。在设计实践中提高应用所学专业知识分析问题和解决问题的能 力。1.2课程设计任务和基本要求本课程设计以 TDCMA计算机组成原理教学实验系统为平台完成。1.按给定的数据格式和指令系统，理解微程序控制器的设计原理。2.设计给定机器指令系统以及微程序流程图，按微指令格式写出微程序的微指 令代码。3.连接逻辑电路，完成启动、测试

3、、编程、校验和运行，并观测运行过程和结 果。4.将微程序控制器模块与运算器模块、 存储器模块联机， 组成一台模型计算机。5.用微程序控制器控制模型机的数据通路。6.通过在模型机上运行有机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的 关系，建立计算机的整机概念，掌握计算机的控制机制。7.按指定应用项目进行汇编指令格式及功能设计， 并设计相应的机器指令代码， 按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序。 在 PC机上编辑机器指 令和微程序，装载代码到 TD CMA实验系统并运行，实现应用要求。1.3设计原理在部件实验中，我们是人为用二进制开关来模拟一些控制信号完成数据通 路的控制。 而在本课程

4、设计中， 数据通路的控制由微程序控制器来完成。 计算机 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的列 来完成，即一条机器指令对应一个微程序。规定项目的实验验证2.1设计原理机器指令格式： $P XX XX 机器指令标志、十六进制地址、机器指令代码 微指令格式： $M XX XXXXXX 微指令标志、十六进制地址、微指令代码微指令代码格式232221201918-1514-1211-98-65-0M23CNWRRDIOMS3-S0ABCM5-M00进位读写ALU下一个地址CN代表进位WR、 RD代表向 MEM 单元写和读IOM 代表向 IN 或 OUT 单元读写S3-S0

5、代表不同的运算A指定目的地址B指定原地址C代表 P 测试或指定目的地址为 PC指针M5-M0 代表下一个微指令的地址（一共 6 位，所以最大值为 3F）WR、 RD、IOM 的功能WRRDIOM功能000不涉及 MEM 、 IN 和 OUT 单元010从 MEM 单元读数据011从 IN 单元读数据100向 MEM 单元写数据101向 OUT 单元写数据S3S0以及 CN 的功能运算类型S3； S2；S1；S0CN功能逻辑运算0000XF=A0001XF=B0010XF=AB0011XF=A+B0100XF=B移位运算 循环移位0101XF=AB01100F=A11F=A101110F=A11

6、F=AAR, PC加 10203107070000100000111000001110000MEM-IR, P04002405000000000010001000000101RS-B0504B201000001001011001000000001A 加 B-RD706002407000000000010001000000111RS-B07013201000000010011001000000001A与 B-RD08106009000100000110000000001000MEM-AR09183001000110000011000000000001IO-RD0A1060100001000001

7、10000000010000MEM-AR0B005341000000000101001101000001NOP0C103001000100000011000000000001MEM-RD0D200601001000000000011000000001RD-MEM0E005341000000000101001101000001A-PC0F0000CB0 00000000000000011001011NOP, P10280401001010000000010000000001RS-IO11103001000100000011000000000001MEM-RD1206320100000110001

8、1001000000001A-1-RD13002414000000000010010000010100RS-B1405B201000001011011001000000001A减 B-RD15002416000000000010010000010110RS-B1601B201000000011011001000000001A或 B-RD171803B201000000111011001000000001ARD191A1B000001000000000000000000000001A-PC1C10101D0 00100000001000000011101MEM-A1D10608C0 00100000110000010001100MEM-AR, P1E10601F000100000110000000011111MEM-AR1F101020000100000001000000100000MEM-A2010608C0 00100000110000010001100MEM-AR, P21006D620 00000000110