计算机组成原理与体系结构课程设计Word文档格式.docx

1、 基本模型机设计与实现一实验目的1深入理解基本模型计算机的功能、组成知识；2深入学习计算机各类典型指令的执行流程；3学习微程序控制器的设计过程和相关技术，掌握LPM_ROM的配置方法。4在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将单元电路组成系统，构造一台基本模型计算机。5定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握计算机整机概念。掌握微程序的设计方法，学会编写二进制微指令代码表。6通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解并掌握微程序控制方式计算机的设计方法。二实验原理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

2、如下（最高4位二进制数为操作码）：1在部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本实验将能在微过程控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定的功能。实验中，计算机数据通路的控制将由微过程控制器来完成，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个微程序。2指令格式（1）指令格式采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：位 7654 3210功能OP-CODErsrd其中，OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：Rs或rd选定的寄存器0001R0R1R2助记符机器指令码Addr地址码功能说明INA

3、DD addrSTA addrOUT addrJMP addr0 0H1 0H XX H2 0H XX H3 0H XX H4 0H XX H“INPUT”中的数据R0R0+addr -R0 - addraddr - BUSaddr PC其中IN为单字长（8位二进制），其余为双字长指令，XX H 为addr对应的十六进制地址码。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。图6-1 数据通路框图1,存储器读操作（KRD）：下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“0 0”时，可对RAM连续手动读入操作。2,存储器写操作（

4、KWE）：下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“0 1”时，可对RAM连续手动写操作。3、启动程序（RP）：下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“1 1”时，即可转入到微地址“01”号“取指令”微指令，启动程序运行。SWBSWA控制台指令1读内存（KRD）写内存（KWE）启动程序（RP）根据以上要求设计数据通路框图，如图5-1所示。制！当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表6-2即为图6-2的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。微地址微指令S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8ABCUA5UA00181

5、1000000001100010001000000ED820000000011100000100200C0480010010000300E0040001000400B0050110001010501A20601000011006919A011001000111010000010700E00D0011010010010000000001100ED830000111200ED870001111300ED8E0011101400ED9601011015038201000000111600E00F0011111700A0150101012001ED920100102101ED940101002200A

6、010230080012406201100000110001000125070A010000011102600D181表6-2 二进制微代码表指令寄存器（IR）：指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送至指令寄存器。指令划分为操作码和地址码段，由二进制数构成，为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试“P（1）”，通过节拍脉冲T4的控制，以便识别所要求的操作。 指令译码器: 根据指令中的操作码强置微控制器单元的微地址，使下一条微指令指向相应的微程序首地址。实验的电路原理图 ：实验程序1：伪指令的设计过程：如图所示，设计了减法，或运算

7、，与运算，非运算，加一和减一运算，得到的微指令如下图所示：实验的RAM中的程序如下图所示：实验心得实验刚开始的时候，拿到课程设计的题目，觉得自己简直是无法下手，但后来通过认真的学习实验课程的相关内容和在同学的帮助下，我认为其是自己还是可以实现课程设计的最终目的。其是只要是认真看明白了实验所给出的微指令的例程，尤其是加法指令后，与其相似的指令就可以实现了，自己所需要改变的只是某些控制位和最后的地址位而已，但这种方法做出来的微指令也有一定的缺点，所有的指令都是在围绕着ALU而已，没有创新。通过这次的课程设计，我更加深刻的认识到，所有在课本上面学到的知识其实都是可以在实际操作中实现的。通过自己的动手，所学到的知识才会有更加深刻的印象，才能真正的做到学以致用。