复杂模型机组成原理课程设计报告Word文档下载推荐.docx

1、2.指令格式 33.指令系统 4三、总体设计 41.设计复杂模型机的监控软件 42.设计微程序流程图 53.转换格式 54.实验接线 65.写微程序和程序 66.运行程序 77.验证 8四、系统测试及实验截图 8五、总结 141、课程设计目的和意义经过一系列硬件课程如计算机原理的学习及相关实验后，综合应用所学理论知识解决实际设计和应用问题，进行一个综合的系统的实验。培养实际动手能力，进一步提高硬件设计能力。培养实事求是和严肃认真的工作态度。通过设计过程，熟悉和掌握微机系统的硬件设计方法、设计步骤，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。综合运用所学计算机原理知识，设计并实

2、现较为完整的计算机。二、复杂模型机的设计与实现内容1.数据格式 模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为8位，其格式如下：其中第7位为符号位，数值表示范围是：1X1。2.指令格式模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、存数指令、取数指令、转移指令和停机指令。 算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：其中，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器，并规定：9条算术逻辑指令的名称、功能具体见表38。 访问指令及转移指令模型机设计2条访问指令：即存数STA、取数LDA；2条转移指令：即无条件转移JMP、有进

3、位转移指令BZC。指令格式为：其中，OP-CODE 为操作码，RD为目的寄存器地址（LDA、STA 指令使用）。D为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：本模型机规定变址RI指定为寄存器R2。 I / O指令 输入IN和输出OUT指令采用单字节指令，其格式如下：其中，addr=01时，选中输入数据开关组KD0KD7作为输入设备，addr=10时，选中2位数码管作为输出设备。 停机指令 指令格式如下：HALT指令，用于实现停机操作。3.指令系统本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。表3-8列出了各条指令的格式、汇

4、编符号、指令功能。三、总体设计复杂模型机的数据通路框图如图3-16所示。根据复杂模型机的硬件电路设计监控软件（机器指令），再根据机器指令要求，设计微程序流程图及微程序，最后形成16进制文件。四、实验步骤1.设计复杂模型机的监控软件P00 44IN 01, R0 P01 46IN 01, R2 P02 98ADC R2, R0P03 81MOV R0, R1 P04 F5RLC R1, R1 P05 0CBZC 00, 00P06 00 2.设计微程序流程图按照实验机设计的微指令格式,参照微指令流程图，设计微指令，并形成二进制代码表。3.转换格式程序：P00 44 P01 46 P02 98P0

5、3 81P04 F5 P05 0C P06 00微程序： M00 088105 M01 82ED0 M02 50C004M03 04A004 M04 A0E004 M05 06E004M06 07A004 M07 A0E004 M08 8AED05 M09 8CED05 M0A 3BA004 M0B 018005 M0C 3C2004 M0D 0EA004 M0E 0FB605 M0F 25EA95 M10 83ED05 M11 85ED05 M12 8DED05 M13 A6ED05 M14 011004 M15 010407 M16 168005 M17 019A3D M18 019205

6、 M19 2AA205 M1A 2CB205 M1B 32A205 M1C 33A205 M1D 36A205 M1E 378235 M1F 398235 M20 019004 M21 018406 M22 81DB05 M23 E48005 M24 018005 M25 A0AA95 M26 27A004 M27 28BC05 M28 29EA95 M29 A0AA95 M2A 2BB405 M2B 419B95 M2C 2DA405 M2D 6EAB05 M2E 2FAA0D M2F 30AA05 M30 71810D M31 419B95 M32 019A05 M33 35B405 M3

7、4 81DB05 M35 419BBD M36 019A0D M37 38882D M38 019805 M39 3A881D M3A 019805 M3B 080A07 M3C 098A064.实验接线在实验八的基础上将跳线器J13和J14由右边相连改为左边相连，再将IJ1连IJ2。详细如下：a、跳线器J1J12全部拨在右边（自动工作方式）；b、跳线器J16、J18、J23、J24全部拨在左边；c、跳线器J15、J19、J25全部拨在右边，跳线器J13、J14拨在左边；d、跳线器J20J22、J26、J27连上短路片；e、UJ1连UJ2，JSE1连JSE2，SJ1连SJ2；f、MBUS连BU

8、S2；g、REGBUS连BUS5；h、PCBUS连EXJ2；i、ALUBUS连EXJ3；j、ALUO1连BUS1；k、EXJ1连BUS3；l、ALUO2连BUS4；n、IJ1连IJ2。连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。5.写微程序和程序 手动方法写微程序参看实验六。手动方法写代码程序（机器指令）步骤如下： 通过上一步将机器指令对应的微代码正确地写入E2ROM 2816芯片后，再进行机器指令程序的装入和检查。A. 将编程开关置运行位置，运行方式开关置单步位置。B. 拨动总清开关（01），微地址寄存器清零，程序计数器清零。然后使控制开关SWC、SWA开关置为0 1，按动一次启动运行开关，微地址

9、显示灯LUA0LUA5显示001001，再按动一次001100，此时数据开关的内容置为要写入的机器指令，再按动一次开关，即完成该条指令的写入。若仔细阅读微程序流程，就不难发现，机器指令的首地址只要第一次给入即可，PC会自动加1，所以，每次按动开关，只有在微地址灯显示时，才设置内容，直到所有机器指令写完。C. 写完程序后须进行检验。拨动总清开关（01）后，微地址清零，PC程序计数器清零，然后使控制开关SWC、SWA为0 0,按动开关，微地址灯将显示001000，再按开关，微地址灯显示为001010，第三次按111011，此时总线数据显示灯LZD0LZD7显示为该首地址的内容，再次按动，此时，2位

10、数码管显示的内容即为RAM中的数据，不断按动开关，可检查后续单元内容。注意：每次仅在微地址灯显示为时，2位数码管显示的内容才是相应地址中的机器指令内容。 联机读/写微程序和程序用联机软件的装载功能将16进制格式文件（文件名为C8JHE3）装入实验机即可（详细操作见联机软件的README）。6.运行程序 单步运行程序A. 状态，开关置为状态,运行控制状态。B. 拨动总清开关（01），微地址清零，PC计数器清零，程序首地址为OOH。C. 按动开关，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。连续运行程序连续运行控制开关置为B. 拨动总清开关，清微地址及PC计数器，按动开

11、关，系统连续运行程序。如果要停止程序的运行，只需将停止状态，系统就停机。7.验证采用单步或连续运行方式执行机器指令，参照机器指令及微程序流程图，将实验现象与理论分析比较，验证系统执行指令的正确性。四、系统测试及实验截图图1 PC清零，自动+1在RAM中取地址为00H的指令44H图2 从输入设备中读取数据1并送至R0图3 PC自动+1在RAM中取地址为01H的指令46H图4 指令46H送至IR进行译码并发出相应的控制信号图5 从输入设备中读取数据2并送R2图6 PC自动+1取地址为02H的指令98H图7 指令98H送至IR进行译码并发出相应的控制信号 图8 寄存器R2中数据送至DR1图9 寄存器

12、R2中数据送至DR1图10 ALU进行加法运算并将结果图11 R0中数据送至R1（转存）图12 PC+1,取地址为（04H）的指令（F5）图13 将指令F5H送至IR并译码发出相应的控制信号图14 将R0中数据（3）送至移位寄存器图15 移位寄存器进行移位操作（数据3变为数据6）图16 将移位寄存器中数据存入R1图17 PC+1，取内存地址为05H的指令0CH图18 将指令0CH送至IR并译码发出相应的控制信号图19 PC+1,取地址为05H的指令00H（JMP指令）五、总结这次实验总体来说还是比较容易的，就是在输入微程序和老师的测试程序时比较费力，弄不好又要重新输入（后来听说可以使用软件直接烧制）。再一个就是找错的时候需要非常的细心，各个方面的问题都要考虑到。比如说微程序本身有没有错，程序有没有写错，格式是否正确，最后还有考虑到插线或者导线的问题。经过这次试验，我深深的感到团队合作的重要，以及在困难面前冷静思考的好处。也进一步的加强我对计算机组成结构特别是控制器的设计的认识与掌握。