面向对象程序设计课程设计划书模板.docx

1、面向对象程序设计课程设计划书模板课程设计（大作业）报告课程名称： 计算机组成原理 设计题目： 复杂模型机实验 院 系： 信息技术学院 班 级： 09计算机科学与技术本1班设 计 者： 李娜 学 号： 20091101139 指导教师： 王玉见 设计时间： 2011-5-30至2011-6-3 昆明学院昆明学院课程设计（大作业）任务书姓 名：李娜 院 系：信息技术学院专 业：计算机科学与技术 学 号：20091101139 任务起止日期：2011年 5 月30至6月3课程设计题目： 复杂模型机实验课程设计要求：（1）在掌握单元电路实验的基础之上，将微程序设计模块与运算器模块存储器模块结合在一起，

2、进一步将其组成系统，够着一台复杂模型机。（2）微程序控制器来控制模拟机的数据通道。 （3）为其定义指令，并编写相应的微程序，通过联机调试，观察计算机的执行指令，从取指令，指令译码，执行指令等过程中数据通路内数据的流动情况，进一步掌握整机概念。 （4）动手操作实验设备，掌握微程序的实际思路与想法。(5)该模拟机由运算器 寄存器 译码电路 存储器 存储微指令uongde控制存储器组成，并能实现一些机器指令，因此根据设计好的机器指令程序，实现出输入、输出、存储器读写和简单的控制指令。 （6）整机调试工作计划及安排1、2011年5月30日早上在惟实楼3302机房，在老师的指导下进行了基本模型机实验为复

3、杂模型机实验奠定基础。2、2011年5月30日下午在图书馆查资料与同学探讨，为实验做准备。3、2011年5月31日早上在惟实楼3302机房，跟指导老师做实验。4、2011年5月31日下午实验过程结束，做实验总结。5、2011年6月1日在老师的指导下又去重新做了一遍实验，对实验步骤更加清楚。6、2011年6月2日，写实验报告。7、2011年6月3日交实验报告指导教师签字 年 月 日 课程设计（大作业）成绩学号： 20091101139 姓名：李娜 指导教师： 王玉见 老师课程设计题目： 复杂模型机实验 总结：本次课程设计是在王玉见老师的帮助和指导下，以及一个组员的积极配合，通过大家共同的努力，实

4、现了课程设计。通过几天紧张有序的课程实践，不仅让我们对复杂模型机和微程序的编辑 写入有了进一步的了解，辅助了课堂书本的学习，更加生动直观的为我们展示了模型机的工作原理，程序是如何运行的，实际体验，这些深化和巩固了自己的知识结构，同时本次实验对我们耐心和认真度得一个考验，因为本实验有这大量的线路连接，如果某一根线界限错误或者接触不良都会影响到实验结果。通过这次实验，使我懂得，只要自己在每一次实践中都能仔细认真思考，能亲自动手，课程设计中遇到的问题都能迎刃而解，每个同学都要多操作演示，理解各步骤的意义，只有多操作才能从中发现问题，及时解决问题，从而更好的掌握实验的基本原理。课程设计的目的除了工作量

5、和设计量之外，更重要的是去认真对待，通过设计实践对知识有更深刻的认识，并从中学到书本上学不上的知识。指导教师评语：成绩：填表时间： 指导教师签名： 课程设计（大作业）报告1 课程设计介绍 11.1 课程设计内容 11.2 课程设计要求 12 总体设计 23 调试与性能分析 64 参考文献 8附 录（程序清单） 101 、 课程设计介绍一.实验目的 综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的模型计算机。二.实验设备 1. ZYE1601B计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。2. PC机一台。三.数据格式及指令系统 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

6、格式如下：数据位数D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0用途符号尾数其中第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、访问存储器、转移指令和停机指令。（1）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：数据位数D7 D6 D5 D4D3 D2D1 D0用途操作码（OP-CODE）源寄存器（RS）目的寄存器（RD）规定：选中的寄存器（RS或RD）R0R1R2寄存器的编码000110算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表23。 （2）访存指令及转移指令模型机设计2条访存指令，即

7、存数（STA）、取数（LD），2条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC），指令格式为：数据位数D7 D6D5 D4D3 D2D1 D0D7D0用途00寻址模式M操作码OP-CODE目的寄存器编码RD位移量D其中，OPCODE为操作码，rd为目的寄存器地址（LD、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：寻址模式M有效地址E说明D直接寻址(D)间接寻址(RI)+DRI变址寻址(PC)+D相对寻址本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。（3）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：数据位数D7 D6 D5 D

8、4D3 D2D1 D0用途操作码（OP-CODE）地址（addr）目的寄存器（RD） 其中，在IN 指令中，addr=01，选中“INPUT”中的开关组作为输入设备，在OUT指令中，addr=10时，表示选中“OUTPUT UNIT”中的数码块作为输出设备。（4）停机指令指令格式如下：数据位数D7 D6 D5 D4D3 D2D1 D0值01100000HALT指令，机器码为60H，用于实现停机操作。3. 指令系统 复杂模型机共有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2-3列出了各条表2-3 复杂模型机指令系统助记符 指令格式 指

9、令长度(字节数) 指令功能 第一字节 第二字节 CLR rd 01 10 00 rd 无 1 0RD MOV rs,rd 10 00 rs rd 无 1 RSRD ADC rs,rd 10 01 rs rd 无 1 RS + RD + cy RD SBC rs,rd 10 10 rs rd 无 1 RS - RD - cy RD INC rd 10 11rd 无 1 RD + 1RD AND rs,rd 11 00 rs rd 无 1 RS RD RD COM rd 11 01rd 无 1 RD RRC rs,rd 11 10 rs rd 无 1 RS带进位循环右移一位，然后RSRD RLC

10、rs,rd 11 11 rs rd 无 1 RS带进位循环左移一位，然后rsRD LDA M,D,rd 00 M 00 rd D 2 有效数据E RD STA M,D,rd 00 M 01 rd D 2 RD有效地址E JMP M,D 00 M 10 00 D 2 有效数据EPC BZC M,D 00 M 00 rd D 2 当CY=1或ZI=1时，有效数据EPC IN rd 01 00 01 rd 无 1 INPUT设备的数据RD OUT rd 01 01 10 rd 无 1 RDOUTPUT UNIT HALT 01 10 00 00 无 1 停机 四.总体设计 复杂模型机的数据通路框图如

11、图2-7。根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址，如图2-8。 图2-7 复杂模型机数据通路框图 按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件。微程序 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 控制信号 S3 S2 S1 S0 M CN RD M17 M16 A B P uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0 A字段B字段P字段151413控制信号121110控制信号987控制信号000 000 000

12、001LDRi001RS_G001P1010LDDR1010RD_G010P2011LDDR2011RI_G011P3100LDIR100299_G100P4101LOAD101ALU_G101AR110LDAR110PC_G110LDPC五.实验步骤 1. 根据复杂模型机的指令系统，编写实验程序。实验例程如下：本实验完全使用寄存器操作。程序首先从数据输入开关采集数据放入R0中，经循环左移两次放入R1中。然后再次从数据输入开关采集数据放入R0中，经循环右移一次与R1中的数据相加，其结果送到R1中，然后判断加法的结果是否有进位或为全零，若是就循环运行，否则，输出结果到数码管上显示。实验的机器指令

13、程序如下： 地址 内 容 助记符 说 明00 44 IN R0 ；INPUT数据R0，第一次采集数据（设输入数据为 14H）01 F0 RLC R0, R0 ；R0带进位左循环移位一次02 F1 RLC R0, R1 ；第二次左移后保存到R1中03 44 IN R0 ；输入开关数据R0，第二次采集数据（设输入数据仍为14H）04 E0 RRC R0, R0 ；R0带进位右循环移位一次05 91 ADC R0, R1 ；两数据相加06 0C BZC 00 ；若有进位或结果为零，则跳到00地址单元07 0008 59 OUT R1 ；R1 OUTPUT UNIT 显示；09 60 HALT ；停机

14、 以上程序的机器指令如下：$P0044 $P01F0 $P02F1 $P0344 $P04E0 $P0591 $P060 $P0700 $P0859 $P0960微程序$M00018108 $M0101ED82 $M0200C050 $M0300A004 $M0400E0A0 $M0500E006 $M0600A007 $M0700E0A0 $M0801ED8A $M0901ED8C $M0A00A03B $M0B018001 $M0C00203C $M0D00A00E $M0E01B60F $M0F95EA25 $M1001ED83 $M1101ED85 $M1201ED8D $M1301E

15、DA6 $M14001001 $M15030401 $M16018016 $M173D9A01 $M18019201 $M1901A22A $M1A01B22C $M1B01A232 $M1C01A233 $M1D01A236 $M1E318237 $M1F318239 $M20009001 $M21028401 $M2205DB81 $M230180E4 $M24018001 $M2595AAA0 $M2600A027 $M2701BC28 $M2895EA29 $M2995AAA0 $M2A01B42B $M2B959B41 $M2C01A42D $M2D05AB6E $M2E0DAA2F

16、 $M2F01AA30 $M300D8171 $M31959B41 $M32019A01 $M3301B435 $M3405DB81 $M35B99B41 $M360D9A01 $M37298838 $M38019801 $M3919883A $M3A019801 $M3B070A08 $M3C068A092. 按图2-9连接实验线路，仔细检查线路无误后接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）3. 写程序对于本实验箱可以用两种方法来写入程序。方法一：联机读/写程序按照规定格式，将机器指令及微指令编辑成十六进制的规定格式文件，已

17、经在前面列出。使用联机软件的文件装载将实验程序和微程序下载到实验箱中，并用软件的读出功能进行检查。本实验参考程序对应的文件名为“复杂模型机.TXT”（联机软件的使用方法参看附录2）。方法二：手动写入接线图 （1）先将机器指令对应的微代码正确地写入28C16中，可以参照实验1.7微程序控制器的组成与微程序设计实验中微代码的写入方法，将本实验对应的微代码写入E2PR0M芯片中，对照前面的微程序内容校验正确后就可使用。（2）使用控制台WRITE和READ微程序进行机器指令程序的手动装入和检查，其操作如下：A. 使SIGNAL UNIT单元的SP03为“STEP”状态，SP04为“RUN”状态，CON

18、TROL UNIT的开关SP05处于“NORM”状态，开关SP06处于“RUN” 状态。B. 拨动SWITCH单元的总清开关CLR（101），微地址寄存器清零，程序计数器清零。然后使SWITCH单元的SWB、SWA开关设置为“01”，按动一次CONTROL UNIT的触动开关START，微地址显示灯显示“001001”，再按动一次START，微地址灯显示“001100”，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WRITE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

19、“001100”时，才设置内容，直到所有机器指令写完。C. 校验。拨动SWITCH单元的总清开关CLR（101），微地址清零。PC程序计数器清零，然后使SWITCH单元的开关SWB、SWA为“00”，按动CONTROL UNIT的触动开关START，微地址灯将显示“001000”，再按START，微地址灯显示为“001010”，第三次按START，微地址灯显示为“111011”，再按START后，此时OUTPUT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“001000”时，是将当前地址中的机器指令写入到输出设备中

20、显示。4. 运行程序方法一：联机运行程序首先使各个开关的状态为：SIGNAL UNIT中的SP03开关设置为“STEP”状态。SP04开关设置为“RUN”状态；CONTROL UNIT的开关SP05处于“NORM”状态， SP06处于“RUN” 状态；SWITCH单元的开关SWB、SWA为“11”。使SWITCH单元的总清开关CLR（101）清零后，程序首址为00H。通过联机软件进入调试界面（其操作方法参见附录2系统联机操作软件说明），可以通过调试程序的操作界面控制程序的运行，同时观察运行过程和结果。方法二：手动运行程序（1）单步运行程序A. 使CONTROL UNIT的开关SP05处于“NO

21、RM”状态， SP06处于“RUN”状态，SIGNAL UNIT中的SP03为“STEP”状态，SP04为“RUN”状态，SWITCH单元的开关SWB、SWA为“11”。B. 拨动SWITCH单元的总清开关CLR（101），微地址清零，程序计数器清零，程序首址为00H。C. 单步运行微指令，每按动一次CONTROL UNIT的START触动开关，即单步运行一条微指令。对照微程序流程图2-8，观察微地址显示灯MA5-MA0是否和流程一致。D. 当运行结束后，可检查运行结果是否和理论值一致。如果运行结果保存在RAM的某一个单元中，则可以使用手动写入中的校验方法将其读出。（2）连续运行程序A. 使CONTROL UNIT的开关SP05处于“NORM”状态， SP06处于“RUN”状态，SIGNAL UNIT中的SP03为“RUN”状态，SP04为“RUN”状态，SWITCH单元的开关SWB、SWA为“11”。B. 拨动SWITCH单元的总清开关CLR（101），微地址及程序计数器清零，然后按动CONTROL UNIT的START触动开关，系统连续运行程序，稍后将SIGNAL UNIT中的SP04拨至“STOP”时，系统停机。C. 停机后，可检查运行结果是否正确。如果运行结果保存在RAM的某一个单元中，则可以使用手动写入中的校验方法将其读出。4、参考文献计算机组成原理 作者：谭浩强