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1、广东工业大学华立学院课 程 设 计（论文）课程名称 计算机组成原理 题目名称 模型机组成设计 学生学部（系） 信息与计算机学部 专业班级 08 计算机 1 班 学 号 学生姓名 指导教师 2011 年 01 月 03 日广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书一、课程设计（论文）的内容通过对一个简单模型机的设计与实现,对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接以及微指令执行的过程。二、课程设计（论文）的要求与数据（1）需求分析（2）系统设计（3）模块代码能正常运行（4）提供合理的测试数据（5）设计说明文档三、课程设计（论文）应完成的工作（1）采用模块化的程序设计方法，程序书写符合规范，代码
2、应完善。（2）要有运行结果和过程的界面截图。（3）对系统进行初步的错误和漏洞检测；题目名称 模型机组成设计学生学部（系） 信息与计算机学部专业班级 2008 级计算机科学与技术 1 班姓 名学 号（4）根据论文规范撰写论文，用A4纸打印并按时提交。四、课程设计（论文）进程安排序号 设计（论文）各阶段内容 地点 起止日期1 搜集资料 图书馆 10.12.10-12.142 需求分析 图书馆 10.12.15-12.183 系统分析与设计 图书馆 10.12.19-12.254 功能模块的实现 图书馆 10.12.26-12.305 系统测试，运行 宿舍 11.1.1-1.26 完成课程设计（论文
3、） 宿舍 11.1.2-1.3五、应收集的资料及主要参考文献1 蒋本珊 主编.计算机组成原理（第二版） M. 北京：清华大学出版社. 20022 胡越明 .计算机组成与系统结构 电子工业出版社3 白中英 主编.计算机组成原理 科学出版社 4 文哲蓉 苟平章.计算机组成原理实验指导及习题解答 甘肃教育出版社发出任务书日期： 2010 年 12 月 10 日 指导教师签名：计划完成日期： 2011 年 1 月 3 日 目录 1 .引言 .11.1 设计目的 .11.2 设计意义 .11.3 设计内容 .12 .设计过程分析与实现 .22.1 模型机结构 .22.2 指令编码 .32.2.1 数据格
4、式 .32.2.2 指令格式 .32.2.3 指令系统 .42.3 微程序 .42.4 应用程序 .72.5 接线图 .83 . 调试及结果分析 .9结论 .10参考文献 .1111 .引言1.1 设计目的通过对一个简单模型机的设计与实现,对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接以及微指令执行的过程。1.掌握整机动态工作过程2.了解微程序控制器的设计，构建指令系统3.组建模型机，编写应用程序进行调试1.2 设计意义本课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，自学，查资料，独立实践的机会，也为将来设计程序积累一定的宝贵经验.让我们将本学期课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼实际分析问题和解
5、决问题的能力。1.3 设计内容1、设计指令系统2、编写微程序3、实验接线4、编写应用程序，选择实现下列要求的一种功能（1）输入两个一位十进制数，计算两数之和，并以BCD码输出（2）输入一个一位十进制数，将其扩大5倍后以BCD码输出（3）输入一个两位十进制数，求其负值的补码（4）输入一个两位十进制数，输出八进制结果（5）输入几个数，统计大于10的数的个数（6）输入几个数，找出最大数22 .设计过程分析与实现2.1 模型机结构图1 模型机结构框图图1中运算器ALU由U7U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。微控器部分控
6、存由U13U15三片2816构成。除此之外，CPU的其它部分都由EP1K10集成（其原理见系统介绍部分）。存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00HFFH。输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动电路构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。在开关方式下，输入设备由16位电平开关及两个三态传输芯片74LS244构成，当DIJ-G为低电平时将16位开关状态送上数据总线。在键盘方式或联机方式下，数据可由键盘或串口输入，然后由监控程序直接送上数据总线，因而外加的数据输入电路可以不用。32.2 指令编码2.2.1 数据格式本
7、实验计算机采用定点补码表示法表示数据，字长为16位，其格式如下：其中第 16位为符号位，数值表示范围是：-32768X32767。2.2.2 指令格式（1）算术逻辑指令设计9条单字长算术逻辑指令，寻址方式采用寄存器直接寻址。其格式如下：其中OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：OP-CODE 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111指令 CLR MOV ADD SUB INC AND NOT ROR ROLRS或RD 选定寄存器00 AX01 BX10 CX9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表1。（2）存储器访问
8、及转移指令存储器的访问有两种，即存数和取数。它们都使用助记符MOV，但其操作码不同。转移指令只有一种，即无条件转移（JMP）。指令格式如下：7 6 5 4 3 2 1 000 M OP-CODE RDD其中OP-CODE为操作码，rd为寄存器。M为寻址模式，D随M的不同其定义也不相同，如下表所示：OP-CODE 00 01 10指令说明写存储器读存储器转移指令寻址模式M 有效地址E D定义 说 明00 E=（PC）+1 立即数 立即寻址15 14 13 0符号 尾数 7 6 5 4 3 2 1 0OP-CODE RS RD410 E=D 直接地址 直接寻址11 E=100H +D 直接地址 扩展直接寻址注：扩展直接寻址用于面包板上扩展的存储器的寻址。（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：其中，当OP-CODE=0100且addr=10时，从“数据输入电路” 中的开关组输入数据；当OP-CODE=0100且addr=01时，将数据送到“输出显示电路” 中的数码管显示。2.2.3 指令系统有14条基本指令，其中算术逻辑指令8条，访问内存指令和程序控制指令4条。输入输出指令2条。表1列出了
