计算机组成原理课程设计复杂模型机的设计与实现.docx

1、计算机组成原理课程设计复杂模型机的设计与实现计算机组成原理课程设计一复 杂模型机的设计与实现课程设计设计题目学生姓名学 号专业班级指导教师复杂模型机的设计与实现范加林20092697计算机科学与技术09-2郭骏2011 年 12 月一、课程设计目的与要求设计目的：本课程设计是计算机组成原理 课程之后开设的实践环节课程。通过本课程设 计，使学生进一步加深对计算机原理系列课程相 关内容的理解，掌握CPU设计的基本方法和计算 机系统的组成原理，进一步巩固所学的理论知 识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能 力；锻炼计算机硬件的设计能力、调试能力；培 养严谨的科学实验作风、良好的工程素质及团队 协

2、作精神，为今后的工作打下基础。设计要求：基于计算机组成原理教学实验系 统设计并实现一个具有16条机器指令、采用微 程序控制器的8位计算机。并根据设计课题要 求，给出模型机的设计方案(包括指令系统和硬 件结构)。画岀所设计计算机的硬件连接图，针 对所设计的指令系统编写出相应的微程序。对所 设计的计算机进行安装与调试。编写测试程序, 对系统进行验证。编写课程设计报告。 二、指令格式和指令系统(-)指令格式K数据格式模型机规定采用定点补码表示数据，且字长为8位，其格式如下:76 5 4 3 2 1 0符号尾 数其中第7位为符号位,XPCBZC MZD00M1100当 CY=1 或 Z=1 时，EtP

3、CMOV Rd,Rs0100RsRdRs-RdADC Rd,Rs0101RsRdRs+Rd+CYRdSBC Rd,Rs0110RsRdRs-Rd-CYRdAND Rd,Rs0111RsRdRsARd-RdCLR Rd100000Rd0RdINC Rd100100RdRd+l-*RdCPL Rd101000RdRdRdRRC Rd101100RdCY-RdRLC Rd110000RdCY-RdIN Rd,I/O110100Rdl/O-*RdOUT RdzI/O111000RdRdI/OHALT11110000停机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，并将

4、二进制代码表转换成十六进制格式文件。M2 3M22M21M20M19|m18|m17Ml 6Ml 5Ml 4Ml 3M12MilM10|m9 Im8M7M6M5M4M3M2MlM0E/MIPMWRR/M目的编码OPCNS2SISO源编码XPWALUIuIEIRIczIds四、微程序控制器原理、设计方法及步骤。（一）、微指令格式W20M19M18M17M16M15M14M13M12MilM1(M9M8M7M6M5 AVM目的编码OPMCNS2S1SO源编码XPWALUI（二人复杂模型机微程序流程（见下页图示）Rs-Rd、 6AG 6C0Rs-BUS BUS-BLI 6A1J 6CRd-BUS B

5、US-ALI 6A2J 6C2A+B+C -RdA-B-C -Rd、 720-6EC、，740、 76Ci 780Rs-BL6 BUS-BLRd-BUSBUS-冶 LFd-BJS EUS-flL、 721J 6E1I 741、 76、 781EUS)Rd |AL -BUS 1BUS-Rd |RRC A-RdRLC R-RdJ 6E2A$3-Rd 皆+z 801皆皆、道接） 69ROM- BUSBU5-BL、 601FC+iROM-BH |X变址U相对）IN646、 66G-7A0ROM BUS 8US-BLRCM-BUS BJS-&LI/0-Rd、 641、 661皆PC+i ROM-BHPC

6、+i ROM-8H、 642、 662SP-)AXBUS-flX、 66cAX+1f、，642602AX+BX-BXHQLT CLRPP-Xav 6-BUSJ 7E1 , I /AX-1-PC z 001BX-BLSBU5-fRRQM-3US|BUSTIR |（三人十六进制格式微程序文件。 $M00018110$M0101ED82$M0200C060$M0300E004 $M04028201$M0500E006$M0600B007$M0701A20F$M0800E00C$M0900E00A$MOAOOAOOB$M0B070A01$M0C028201$MODOOEOOA$M0F959A01$M1

7、001ED92$M1100ED94$M1200A017$M13018001$M14002018$M16099A01$M17070A10 $M18O68A11 $M1900E01A $M1AOOBO1B $M1BO1A21C $M1C959AO1 $M1EF59AO1 $MlF00E008 $M20001001 $M2101ED83 $M2201ED85 $M2301A216 $M2401ED99 $M2501A21E $M2601ED7F $M2701ED89 $M28018028五、调试情况。；复杂模型机程序#LOAD nMXJ4.ISn；预调入指令系统/微程序org 0start:IdaJ

8、 rO,OOOOh in r2,iol sta_x 0030H,r2 and r0,r2 out ioh,rO mov r39r2 clr rl sbc r2,r0 inc rl,rO cpl rO rr r2,r0 rl rl,rO adc rO,rl bnzc_d start jmp_r -4 halt end运行无误。六、课程设计收获。本次实验大体上分为三步。首先，是连接调 试。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。最后，自己设计程序并 装载运行并检验运行结果。对于自己要设计的

9、程 序首先根据题目要求写出它的汇编格式，再根据 这个汇编格式写出机器指令并设计出微程序流 程图。最后根据所设计的微程序流程图写出其微 指令代码。这些工作完成后把所设计的机器指令 和微程序代码改写成指定的格式装载到实验系 统上运行，观察运行过程和设计目的是否一致。 如果不一致,要进行适当的修改直到一致为止。 经过多次修改，最终实现设计要求。通过这次实 验设计是我加深了对机器指令和微指令的理解 和计算机计算流程的了解。本次课程设计我们要设计一台微程序控制 的模型机，了解了一个比较成熟的模型机的实 现，完成对计算机组成原理这门课程的综合应用, 达到学习本书的作用.作为一个计算机系学生这 是必需掌握的。使我们对数据选择器、移位器、 加法器、运算器、存储器和微程序控制器，有了 比较透彻的认识。由于计算机设计的部件较多、结构原理较复 杂，对于我们这样的初设计者来说感到无从下 手。在设计过程中，我们从开始的粗略的一个概 念,到中间的疑惑与焦虑，到解决了问题的快乐。 这对于我们以后工作也有着很大的好处，培养了 我们遇到问题，分析问题，解决问题各个方面上 的能力。