組成原理課程設(shè)計(jì)-計(jì)算機(jī)組成原理 基本模型機(jī)的實(shí)現(xiàn)

《組成原理課程設(shè)計(jì)-計(jì)算機(jī)組成原理 基本模型機(jī)的實(shí)現(xiàn)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告目錄,目錄第1章課程設(shè)計(jì)11.1設(shè)計(jì)目的11.2設(shè)計(jì)基本原理11.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋C(jī)CPU結(jié)構(gòu)11.2.2機(jī)器指令的結(jié)構(gòu)和功能2第2章微指令設(shè)計(jì)52.1微指令設(shè)計(jì)流程圖52.2二進(jìn)制微代碼表設(shè)計(jì)62.2.1控制臺指令代碼與數(shù)據(jù)62.2.2DEC5和RSA指令代碼與數(shù)據(jù)72.2.3機(jī)器指令與操作碼7第3章指令的寫入83.1實(shí)驗(yàn)接線圖83.2寫入程序93.2.1寫入微指令93.2.2機(jī)器指令的寫入與檢查9第4章運(yùn)行程序114.1運(yùn)行程序114.1.1單步運(yùn)行114.1.2連續(xù)運(yùn)行程

2、序114.2設(shè)計(jì)新的指令114.3選作指令114.4微指令代碼12第5章問題解決方案145.1遇到的問題145.2解決的方法14設(shè)計(jì)總結(jié)15沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告第1章課程設(shè)計(jì)第1章課程設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)目的（1）在掌握部件單元電路實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其組成系統(tǒng)構(gòu)造一臺基本模型計(jì)算機(jī)。（2）為其定義五條機(jī)器指令，并編寫相應(yīng)的微程序，具體上機(jī)調(diào)試掌握整機(jī)概念。（3）掌握微程控器的組成原理。（4）掌握微程序的編寫、寫入，觀察微程序的運(yùn)行。（5）通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生將掌握的計(jì)算機(jī)組成基本理論應(yīng)用于實(shí)踐中，

3、在實(shí)際操作中加深對計(jì)算機(jī)各部件的組成和工作原理的理解，掌握微程序計(jì)算機(jī)中指令和微指令的編碼方法，深入理解機(jī)器指令在計(jì)算機(jī)中的運(yùn)行過程。1.2設(shè)計(jì)基本原理1.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋C(jī)CPU結(jié)構(gòu)①運(yùn)算器單元（ALUUINT）運(yùn)算器單元由以下部分構(gòu)成：兩片74LS181構(gòu)成了并－串型8位ALU；兩個(gè)8位寄存器DR1和DR2為暫存工作寄存器，保存參數(shù)或中間運(yùn)算結(jié)果。ALU的S0～S3為運(yùn)算控制端，Cn為最低進(jìn)位輸入，M為狀態(tài)控制端。ALU的輸出通過三態(tài)門74LS245連到數(shù)據(jù)總線上，由ALU-B控制該三態(tài)門。②寄存

4、器堆單元（REGUNIT）該部分由3片8位寄存器R0、R1、R2組成，它們用來保存操作數(shù)用中間運(yùn)算結(jié)構(gòu)等。三個(gè)寄存器的輸入輸出均以連入數(shù)據(jù)總線，由LDRi和RS-B根據(jù)機(jī)器指令進(jìn)行選通。③指令寄存器單元（INSUNIT）指令寄存器單元中指令寄存器（IR）構(gòu)成模型機(jī)時(shí)用它作為指令譯碼電路的輸入，實(shí)現(xiàn)程序的跳轉(zhuǎn)，由LDIR控制其選通。④時(shí)序電路單元（STATEUNIT）用于輸出連續(xù)或單個(gè)方波信號，來控制機(jī)器的運(yùn)行。⑤微控器電路單元（MICRO－CONTROLLERUNIT）15沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告第

5、1章課程設(shè)計(jì)微控器主要用來完成接受機(jī)器指令譯碼器送來的代碼，使控制轉(zhuǎn)向相應(yīng)機(jī)器指令對應(yīng)的首條微代碼程序，對該條機(jī)器指令的功能進(jìn)行解釋或執(zhí)行的工作。由輸入的W/R信號控制微代碼的輸出鎖存。由程序計(jì)數(shù)器（PC）和地址寄存器（AR）實(shí)現(xiàn)程序的取指功能。⑥邏輯譯碼單元（LOGUNIT）用來根據(jù)機(jī)器指令及相應(yīng)微代碼進(jìn)行譯碼使微程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的微地址入口，從而實(shí)現(xiàn)微程序的順序、分支、循環(huán)運(yùn)行，及工作寄存器R0、R1、R2的選通譯碼。⑦主存儲器單元（MAINMEM）用于存儲實(shí)驗(yàn)中的機(jī)器指令。⑧輸入輸出單元（INPU

6、T/OUTPUTDEVICE）輸入單元使用八個(gè)撥動開關(guān)作為輸入設(shè)備，SW-B控制選通信號。輸出單元將輸入數(shù)據(jù)置入鎖存器后由兩個(gè)數(shù)碼管顯示其值。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通路框圖如圖1-1所示：圖1-1數(shù)據(jù)通路圖1.2.2機(jī)器指令的結(jié)構(gòu)和功能15沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告第1章課程設(shè)計(jì)部件實(shí)驗(yàn)過程中，各部件單元的控制信號是人為模擬產(chǎn)生的，而本次課設(shè)是在微程控下自動產(chǎn)生各部件單元控制信號，實(shí)現(xiàn)特定指令的功能。這里，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通路的控制將由微程控器來完成，CPU從存儲器中取出一條機(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

7、指令組成的序列來完成，即一條機(jī)器指令對應(yīng)一個(gè)微程序。本次課設(shè)采用實(shí)驗(yàn)四中五條機(jī)器指令：IN（輸入）、AND（邏輯與運(yùn)算）、SUB（二進(jìn)制減法）、NOR（邏輯或非運(yùn)算）、JMP（無條件轉(zhuǎn)移）。為了向RAM中裝入程序和數(shù)據(jù)，檢查寫入是否正確，并能啟動程序執(zhí)行，還必須設(shè)計(jì)三個(gè)控制臺操作微程序。存儲器讀操作（KRD）：撥動總清開關(guān)CLR后，控制臺開關(guān)SWB、SWA為“00”時(shí)，按START微動開關(guān)，可對RAM連續(xù)手動讀操作。存儲器寫操作（KWE）：撥動總清開關(guān)CLR后，控制臺開關(guān)SWB、SWA為“01”時(shí)，

8、按START微動開關(guān)，可對RAM進(jìn)行連續(xù)手動寫入。啟動程序：撥動總清開關(guān)CLR后，控制臺開關(guān)SWB、SWA置為“11”時(shí)，按START微動開關(guān)，即可轉(zhuǎn)入到第01號“取址”微指令，啟動程序運(yùn)行。上述三條控制臺指令用兩個(gè)開關(guān)SWB、SWA的狀態(tài)來設(shè)置，其定義如表1-2所示：表1-2控制臺定義格式SWBSWA控制臺指令001011讀存儲器（KRD）寫存儲器（KWE）啟動程序（RP）微指令字長共24位，其控制位順序如表1-3所示。表1-3控制位順序24232221201918