計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)

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1、學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)課名稱：計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：基本模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)專業(yè)名稱：軟件工程班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：制導(dǎo)教師：年月日15目錄第1章課程設(shè)計(jì)概述——————————————————31.1課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的————————————————31.2課程設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求——————————————3第2章規(guī)定項(xiàng)目的驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)———————————————32.1規(guī)定項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原理————————————————32.2規(guī)定項(xiàng)目的操作步驟————————————————8第3章制定應(yīng)用項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)—————————————93.1指定應(yīng)用項(xiàng)目設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)計(jì)———————

2、—————93.2指定應(yīng)用項(xiàng)目設(shè)計(jì)的任務(wù)分析及解決方案———————93.3指定應(yīng)用項(xiàng)目題目的設(shè)計(jì)原理————————————103.4指定應(yīng)用項(xiàng)目運(yùn)行分析及討論————————————14第4章收獲、體會(huì)和建議————————————————1415第1章課程設(shè)計(jì)概述1.1課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的本課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的是在掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及內(nèi)部工作機(jī)制、理解計(jì)算機(jī)各功能部件工作原理的基礎(chǔ)上，深入掌握數(shù)據(jù)信息流和控制信息流的流動(dòng)過程，進(jìn)一步加深計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各模塊間相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)和整機(jī)的概念，培養(yǎng)開發(fā)和調(diào)試計(jì)算機(jī)的技能。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中提高應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)分析問題和解決問題的能力。1.2

3、課程設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求本課程設(shè)計(jì)以TDN—CM++計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為平臺(tái)設(shè)計(jì)完成。1.按給定的數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng)，理解微程序控制器的設(shè)計(jì)原理。2.設(shè)計(jì)給定機(jī)器指令系統(tǒng)以及微程序流程圖，按微指令格式寫出為程序的微指令代碼。3.連接邏輯電路，完成啟動(dòng)、測(cè)試、編程、校驗(yàn)和運(yùn)行，并觀測(cè)運(yùn)行過程及結(jié)果。4.將微程序控制器模塊與運(yùn)算器模塊、存儲(chǔ)器模塊聯(lián)機(jī)，組成一臺(tái)模型計(jì)算機(jī)。5.用微程序控制器控制模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路。6.通過在模型機(jī)上運(yùn)行由機(jī)器指令組成的簡(jiǎn)單程序，掌握機(jī)器指令與微指令的關(guān)系，建立計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念，掌握計(jì)算機(jī)的控制機(jī)制。7.按指定應(yīng)用項(xiàng)目進(jìn)行匯編指令格式及功能設(shè)計(jì)

4、，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)器指令代碼，按照模型機(jī)數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令功能的微程序。在PC機(jī)上編輯機(jī)器指令和微程序，裝載代碼到TDN—CM++實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用要求。第2章規(guī)定項(xiàng)目的驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)2.1規(guī)定項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原理在部件實(shí)驗(yàn)中，我們是人為用二進(jìn)制開關(guān)來完成數(shù)據(jù)通路的控制。而在本課程設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器來完成。計(jì)算機(jī)從內(nèi)存中取出一條機(jī)器指令到指令執(zhí)行結(jié)束的一個(gè)指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序。本設(shè)計(jì)的規(guī)定應(yīng)用項(xiàng)目采用五條機(jī)器指令：IN（輸入）、ADD15（二進(jìn)制加法）、STA（存數(shù)）、OUT（輸出）、JMP（無條件轉(zhuǎn)移），其指

5、令格式如下表（前四位是操作碼）：指令助記符操作碼地址碼功能說明IN00000000數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)->R0ADDA00010000ΧΧΧΧΧΧΧΧR0+[A]->R0STAA00100000ΧΧΧΧΧΧΧΧR0->[A]OUTA00110000ΧΧΧΧΧΧΧΧ[A]->LEDJMPA01000000ΧΧΧΧΧΧΧΧA->PCIN為單字長(zhǎng)，含義是將數(shù)據(jù)開關(guān)8位數(shù)據(jù)輸入到R0寄存器。ADD為雙字長(zhǎng)指令，第一字為操作碼，第二字為操作數(shù)地址，其含義是將R0寄存器的內(nèi)容與內(nèi)存中以A為地址單元的數(shù)與相加，結(jié)果放在R0。STA為雙字長(zhǎng)指令，含義是將R0中的內(nèi)容存儲(chǔ)到以第二字A為地址的內(nèi)存單

6、元。OUT為雙字長(zhǎng)指令，含義是將內(nèi)存中以第二字為地址的數(shù)據(jù)讀出到數(shù)據(jù)總線上，由數(shù)碼管進(jìn)行顯示。JMP為雙字長(zhǎng)指令，執(zhí)行該指令時(shí)，程序無條件轉(zhuǎn)移到第二字所指定的內(nèi)存單元地址。為了向RAM中裝入程序和數(shù)據(jù)，檢查寫入是否正確，并能啟動(dòng)程序執(zhí)行，還設(shè)計(jì)了三個(gè)控制臺(tái)操作微程序。三條控制臺(tái)指令用兩個(gè)開關(guān)SWB、SWA的狀態(tài)來設(shè)置，其定義如下表：SWBSWA控制臺(tái)指令00讀內(nèi)存(KRD)01寫內(nèi)存(KRD)01啟動(dòng)程序(RP)15根據(jù)以上要求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通路框圖如下圖所示。當(dāng)微指令格式確定之后，下一步就是確定后續(xù)微指令地址。通常的方法是先確定微程序分支處的微地址，因?yàn)槲⒊绦蚍种幮枰M(jìn)行判斷

7、測(cè)試。這些微地址確定以后就可以在一個(gè)“微地址表”中將分支微指令填入相應(yīng)的分支微地址單元，避免以后的設(shè)計(jì)中因重復(fù)使用而造成錯(cuò)誤。對(duì)于其他位置就可以按一條微指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微地址隨意填寫。數(shù)據(jù)通路框圖如下：微指令格式242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCNWEA9A8AAABBBCCCUa5uA4uA3uA2uA1uA0A字段B字段C字段151413選擇121110選擇987選擇000000000001LDRi001RS－B001P(1)010LDDR101001