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1、 沈阳理工大学课程设计专用纸0成成 绩绩 评评 定定 表表学生姓名班级学号 专 业计算机科学与技术课程设计题目多寄存器算术增量数据 传送输入输出转移指 令实验计算机设计 （第 6 组）评语组长签字：成绩日期 2012 年 月 日沈阳理工大学课程设计专用纸1课课程程设设计计任任务务书书学 院信息学院专 业计算机科学与技术学生姓名学 号设计题目多寄存器算术增量数据传送输入输出转移指令实验计算机设计（第 6 组）内容及要求： 利用 EL-JY-II 型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结构设计、指令设 计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等） 、组装、调试三个步骤完成一台微程
2、序控制的简单 实验计算机的研制。 设计总要求： 1 实验计算机整机应由如下几个模块组成：运算器、寄存器、指令部件、微程序控制部件、内存、 总线缓冲电路、输入和输出控制电路。 2 运算器采用双数据暂存器多寄存器结构，并带移位运算功能。 3 设计如下几条机器指令的格式，指令格式可以采用单字长或双字长设计。 算术增量运算指令：INC rd （功能 rd + 1 - rd） 数据传送指令：MOV rs，rd （功能 rs - rd） 输入输出指令：IN #DATA，rd （功能 DATA - rd） OUT Ri （功能 Ri 的值 - LED 输出） 转移指令： JMP ADDR （功能 ADDR
3、- PC） 4. 设计微指令的格式, 编写上述每条机器指令所对应的微程序，并上机调试。 5. 通过如下程序的编写调试，验收机器指令、微指令、微程序的设计结果。 IN #data，R0 IN #data，R2INC R2 OUT R2 MOV R2, R0 OUT R0 JMP 00H进度安排： 第 17 周：布置课程设计任务，查阅资料，分组设计，实验室组装和调试。 第 18 周：调试，验收，答辩，编写课程设计报告。指导教师（签字）：2012 年 月 日学院院长（签字）：2012 年 月 日沈阳理工大学课程设计专用纸2目目 录录1.实验计算机的设计.3 1.1 设计整机逻辑框图并画出逻辑框图.3
4、 1.2 微指令编码的格式设计.5 1.3 设计指令系统.7 1.3 设计指令的执行流程，画出微程序流程图.10 1.5 确定微程序控制方式.12 1.5.1 微程序入口地址形成方法.12 1.5.2 微程序顺序控制方法.13 1.6 编写各指令的微程序.14 2.实验计算机的组装.15 2.1 实验计算机的设计（各种芯片管脚和功能图在附录中列出） .15 2.2 实验计算机的组装.16 3.实验计算机的调试过程.19 3.1 调试前准备.19 3.2 程序调试过程及调试结果.21 3.3 结果分析.22 4.实验总结.23 4.1 实验中遇到的问题.23 4.1.1 出错：.23 4.1.2
5、 故障分析查找.23 4.1.3 确认是否属故障.23 4.1.4 正确判断故障原因.23 4.2 课设体会.23 5.附录 .24 5.1 各种芯片管脚和功能图.24 5.2 参考资料.27沈阳理工大学课程设计专用纸31.实验计算机的设计实验计算机的设计1.1 设计整机逻辑框图并画出逻辑框图设计整机逻辑框图并画出逻辑框图（一）模型机的组成：（1）模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。运算器又是有 299，74LS181 完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，及三个通用寄存器 Ax，Bx，Cx 等组成。控制器由程序计数器 PC、指令寄存器、地址寄存器
6、、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。存储器 RAM 是通过 CE 和 W/R 两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。输出设备有两位 LED 数码管和 W/R 控制完成的。（2）计算机由基板和 CPU 板两部分组成：基板：本部分是 8 位机和 16 位机的公共部分，包括以下几个部分：数据输入输出、显示及监控，脉冲源及时序电路，数据和地址总线，外设控制电路，单片机控制电路和键盘操作部分，与 PC 机通讯的接口，主存器和电源，CPLD实验板，自由实验区。CPU 板：本板分为 8 位机和 16 位机两种，除数据字长分为 8 位和 16 位外，都包括以下部分：微程序控制器，运算器，寄存器堆，
7、程序计数器，指令寄存器，指令译码电路，地址寄存器，数据，地址和控制总线。运算器部分：由算术逻辑单元 ALU 74LS181（U29、U30） 、暂存器74LS273（U27、U28） 、三态门 74LS244（U31）和进位控制电路 GAL 芯片（U32）等组成。存储器部分：由静态存储器 1 片 6116（2K8）构成。其数据线 D0D7 接到数据总线，地址线 A0A7 由地址锁存器（74LS273）给出。黄色地址显示灯MA7-MA0 与地址总线相连，显示地址总线的内容。数据经三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。沈阳理工大学课程设计专用纸4（二）本系统的结构组成为：本板分
8、为 8 位机和 16 位机两种，除数据字长分别为 8 位和 16 位以外，都包括以下几个部分：微程序控制器，运算器，寄存器堆，程序计数器，指令寄存器，指令译码电路，地址寄存器，数据、地址和控制总线。基板:本部分是 8 位机和 16 位机的公共部分，包括以下几个部分：数据输入和输出，显示及监控，脉冲源及时序电路，数据和地址总线，外设控制实验电路，单片机控制电路和键盘操作部分，与 PC 机通讯的接口，主存储器，电源，CPLD 实验板(选件)，自由实验区（面包板） 。运算器：由算术逻辑单元（ALU） 、累加寄存器、数据缓冲寄存器、和状态条件寄存器组成，它是数据加工处理部件。相对控制器而言，运算器接受
9、控制器的命令而进行动作，即运算器所进行的全部操作都是有控制器发出的控制信号来指挥的，所以它是执行部件.存储器:是保存或“记忆”解题的原始数据和解题步骤。在运算前需要把参加运算的数据和解题步骤通过输入设备送到存储器中保存。微程序控制器:控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种控制命令叫做微命令,而执行部件接受命令后的操作叫做微操作。本系统有两种外部 I/O 设备，一种是二进制代码开关，它作为输入设备；另一种是数码管，它作为输出设备。 输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到数据总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。输出时，将输出数据送到外部数据总线上，当写信号（W/R）有效时，将数据打入输出锁存器，驱动数码管显示。沈阳理工大学课程设计专用纸5整机逻辑框图如图 1
