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1、山东建筑大学计算机科学与技术学院课程设计说明书题 目： 简单实验计算机的设计(七)课 程： 计算机系统综合设计院 （部）： 计算机科学与技术学院专 业： 计算机科学与技术班 级： 学生姓名：学 号：指导教师： 完成日期： 1目录1、课程设计题目 .32、课程设计目的 .33、课程设计方案 .34、课程设计内 容 .34.1、设计要求 .34.2、设计整机逻辑框图 .44.3、设计指令系统 .54.4、设计指令执行流程 .64.5、确定微操作控制信号及其实现方法 .94.6、编写调 试程序 .125、结 论 .216、参考 资料 .222山东建筑大学计算机科学与技术学院课程设计任务书指导教师（签
2、字）： 教研室主任（签字）：设计题目 简单实验计算机的设计（七） 指导教师班 级已知技术参数和设计要求1、使用 FD-CES 实验仪2、主要模块：运算器、寄存器、指令部件、内存、总线缓冲、微程序控制、启停和时序模块。3、完成以下指令的设计：MOV Ri,#dataLDA addr1ADD A,RiSTA addr2HALT设计内容与步骤1、运算器采用单累加器多通用寄存器结构，操作数寻址方式采用直接地址寻址，立即数寻址，累加器直接寻址。2、程序、微程序的设计、调试。3、实现能执行将寄存器（Ri）中的内容与内存某个单元 addr1 内容相加存入到另一个单元 addr2 中，并停机，然后从控制台读出
3、 addr2 存放的计算结果。4、课程设计说明书。设计工作计划与进度安排1、调试工具 4 学时2、设计语言 ABL-HDL 6 学时3、FD-CES 实验仪功能模块 10 学时4、指令与微程序的设计 10 学时5、课程设计说明书 10 学时设计考核要求1、考勤 20%2、课程设计说明书 50%3、成果演示 30%31、课程设计题目简单实验计算机的设计(七)。2、课程设计目的在学习了专业基础课计算机组成原理和系统结构课程的基础上，通过设计简单实验计算机的部分指令，加深对计算机硬件结构和系统软件的认识，初步掌握计算机指令的设计与使用方法。3、课程设计方案基于 FD-CES实验箱的硬件模块平台，通过
4、 PC机和可编程逻辑（PLD）电路实验板，完成简单实验计算机的部分指令的控制信号线的连接、编码、微程序的设计，在 FD-CES实验箱的控制台上运行用所设计的指令编写的程序，验证设计指令的正确性。4、课程设计内容4.1、设计要求(1)运算器：采用单累加器多寄存器结构(开关 KA、KB、KC、KR 分别置左、右、右、左)。(2)指令系统：小于等于 8条指令，无外设。(3)内存寻址方式：直接地址寻址，立即数寻址，累加器直接寻址。(4)微程序设计微操作信号发生器。54.2、设计整机逻辑框图64.3、设计指令系统4、(1)实验计算机的指令系统具体由以下 5条指令组成MOV Ri,#dataLDA add
5、r1 ADD A,RiSTA addr2HALT(2)指令操作数寻址方式及其编码MOV Ri #data ： 寻址方式：立即数寻址 功能：data Ri编码：指令编码 ：00000 0Ri(R1),data0 0 0 0 0 0 0 1 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0LDA addr1 ： 寻址方式：直接地址寻址 功能：(addr1) A编码：指令编码：00001 0a9,a8,a7 a0 0 0 0 0 1 0 0 0 a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0ADD A,Ri ： 寻址方式：累加器直接寻址 功能：（A）+ （Ri） A编码：指令编码：01010 0Ri(
6、R1) 0 1 0 1 0 0 0 1STA addr2 ： 寻址方式：直接地址寻址 功能： A (addr2)编码：指令编码：01011 0a9,a8,a7 a00 1 0 1 1 0 0 0 a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0HALT : 功能：停机编码：指令编码：10100 0001 0 1 0 0 0 0 074.4 设计指令执行流程双字节指令 MOV Ri，#data该指令功能为 dataRi，需执行如下微操作：(PC) IAB OAB；程序计数器 PC内容作访问内存地址(M) ODB IDB IRl；读出指令字节送指令寄存器 IR1(PC)+1 PC；PC 加 1，为取
7、下条指令字节准备(PC) IAB OAB；根据 PC访内存(M) ODB IDB Ri；取出本指令第二字节(即 data)送 Ri (PC)+1 PC；PC 加 1，为取下条指令字节准备其中，必须同一拍；可单独一拍也可与合一拍；也必须同一拍；可单独一拍也可与合一拍。推荐采用如下方案：T0(第一拍)：T1(第二拍)：双字节指令 LDA addr该指令功能为(addr) A，需执行如下微操作：(PC) IAB OAB；程序计数器 PC内容作访问内存地址(M) ODB IDB IRl；读出指令字节送指令寄存器 IR1(PC)+1 PC；PC 加 1，为取下条指令字节准备(PC) IAB OAB；根据
8、 PC访问内存(M) ODB IDB IR2；取出本指令第二字节送 IR2(PC)+1 PC；PC 加 1，为取下条指令字节准备RC B2, B3 CI, GIP+1, CK PCO B1X0,X1, CA, BRCPCO B1B2, B3P+1, CK RC B2, B3 CI, GIP+1, CK PCO B1PCO B1RC B2, B3 CLP+1, CK 8I2.I1.I0(IR2) IAB OAB；由 IRl低 3位和 IR2的 8位形成 11位操作数地址(M) ODB IDB TMP；从内存读出操作数送 TMP(TMP) A；TMP 内容经 ALU传送，存入 A其中，必须同一拍；
9、也必须同一拍；也必须同一拍；可以单独一拍也可与合一拍；可单独一拍也可和合一拍；可单独一拍也可和合一拍或者和合一拍(TMP 设置为直通)。推荐采用如下方案：T0(第一拍)：T1(第二拍)：T2(第三拍)：单字节指令 ADD A，Ri该指令功能为(A)+(Ri)A，需执行如下微操作：(PC) IAB OAB；程序计数器 PC内容作访问内存地址(M) ODB IDB IRl；内存该地址单元读出指令字节送指令寄存器 IR1(PC)+1 PC；PC 加 1，为取下条指令字节准备(A) ACT；累加器 A内容送累加器暂存器 ACT，为 ALU准备好被加数(ACT)+(Ri) BUF IDB A；使暂存器
10、TMP输出高阻，读 Ri寄存器内容，使 ALU执行加法，结果经 BUF至 DB最后送人累加器 AC n+4 CY；据加法结果置进位标志 CY其中，必须在一拍(即取指令周期)内完成；也必须在同一拍内完成；而不可以和在同一拍，但可以和在同一拍；可以和同拍也可以和同拍；也可把、单独一拍，甚至和各一拍也可以。推荐采用如下方案：T0(第一拍)：OI BIRC B2, B3 CT OT, /Cn, M, S3, S2, S1, S0, X0, X1, CACI, GIPCO B1RC B2, B3P+1, CK CC, CG OT, A, B, RR, /Cn, M, S3, S2, S1, S0 OB
11、X0, X1, CA SA, SB, CP 9T1(第二拍)： 双字节指令 STA addr该指令功能为 A (addr)，需执行如下微操作：(PC) IAB OAB；程序计数器 PC内容作访问内存地址(M) ODB IDB IRl；读出指令字节送指令寄存器 IR1(PC)+1 PC；PC 加 1，为取下条指令字节准备(PC) IAB OAB；根据 PC访问内存(M) ODB IDB IR2；取出本指令第二字节送 IR2(PC)+1 PC；PC 加 1，为取下条指令字节准备I2.I1.I0(IR2) IAB OAB；由 IRl低 3位和 IR2的 8位形成 11位操作数地址（ACT） BUF
12、IDB ODB；读 A内容经 ALU传送至 IDB，存人 ODBODB (M)； 将 ODB里的数写入到内存中。其中，必须同一拍；也必须同一拍；也必须同一拍；可以单独一拍也可与合一拍；可单独一拍也可和合一拍；可单独一拍也可和合一拍或者和合一拍(TMP 设置为直通)。推荐采用如下方案：T0(第一拍)：T1(第二拍)：T2(第三拍)：RC B2, B3 CI, GIP+1, CK PCO B1PCO B1RC B2, B3 CLP+1, CK OI BIWCRR, A, B, /Cn, M, S3, S2, S1, S0 OB CL104.5、确定微操作控制信号及其实现方法4.5.1.设计微操作信号(1)运算器模块(ALU)ZC= CP=SA 接 X0接 M17SB 接 X1接 M16PO 接 CYPl 接 A0接 SRP
