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1、计算机组成原理课程设计I目目 录录 1 课程设计的目的和要求.11.1 课程设计目的 .11.2 课程设计的要求.12 实验设备.13 实验分析.13.1 指令译码电路分析.13.2 微地址形成分析.23.3 时序电路分析.43.4 运算器单元分析.63.5 寄存器单元分析.73.6 微控器电路分析.83.7 设计内容分析.104 实验设计.114.1 微程序控制电路.114.2 微指令格式.134.3 指令功能类别.134.4 微程序流程总框架.145 微程序详细设计.165.1 微程序流程框架.165.2 控制台流程.175.3 每条指令的详细设计.196 机器指令程序.256.1 程序流
2、程图.256.2 程序助记符形式.266.3 机器指令程序.266.4 程序的 CPI .277 实验步骤.287.1 线路连接图 .287.2 程序微代码表.29心得体会.31参考文献.32计算机组成原理课程设计11 1 课程设计的目的和要求课程设计的目的和要求1.11.1 课程设计目的课程设计目的在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。通过一个完整的 8 位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。1.21.2 课程设计的要求
3、课程设计的要求要求综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识，理解和熟悉计算机系统的组成原理，掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法，掌握指令系统结构设计的一般方法，掌握并运用微程序设计（Microprogramming）思想，在设计过程中能够发现、分析和解决各种问题，自行设计自己的指令系统结构（ISA） ，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。2 2 实验设备实验设备TDN-CM+计算机组成原理实验教学系统一台，排线若干。本课程设计采用 TDN-CM+计算机组成原理实验系统，具备支持开放式实验教学方法的结构特点。实验系统采用部件单元式结构，包括运算器、存储器、控制
4、器、信号及时序控制、内总线、外总线、外围接口及输入输出设备、大规模可编程逻辑器件等计算机功能部件的单元电路，用户可使用排线连接方式或计算机电子自动逻辑设计方式，根据自己所设计的模型计算机结构方案，来构造出不同结构及复杂程度的原理性计算机。3 3 实验分析实验分析3.13.1 指令译码电路分析指令译码电路分析指令译码电路如图 3.1 所示计算机组成原理课程设计2图 3.1 指令译码电路图根据指令译码电路得到以下公式： 144244*1 *2 *4SEIPTIPTTSWA P 254344*1 *2 *4SEIPTIPTTSWB P 364*1 *SEIPT 474*1 *SEIPT 54*3 *
5、czSEFFPTP(1)、P(2)、P(3)、P(4)为低电平有效，在 T4 脉冲到来之前，T4 为 0，当 T4 脉冲到来时，T4 为 1；因此，在 T4 脉冲到来之前，有上述公式可知，SE1 SE5 都为 1，SE6默认为 1。3.23.2 微地址形成分析微地址形成分析3.2.13.2.1 p(1)p(1)译码译码14SEI 25SEI 36SEI 47SEI 51SE ，结果见表 3-1。计算机组成原理课程设计3表 3-1 p(1)译码机器指令（I7-I6）SE4 SE3 SE2 SE13 2 1 00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 11 1 1 11 1 1 01
6、1 0 11 1 0 00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 1 11 0 1 01 0 0 11 0 0 00 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 10 1 1 10 1 1 00 1 0 10 1 0 01 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 1 10 0 1 00 0 0 10 0 0 01 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 13.2.23.2
7、.2 p(2)p(2)译码译码12SEI23SEI31SE 41SE 51SE 结果见表 3-2。 表 3-2 p(2)译码I3 I2SE1 SE21 00 00 11 01 11 11 00 10 00 00 11 01 13.2.33.2.3 p(3)p(3)译码译码11SE 21SE 31SE 41SE 5CZSEFF，结果见表 3-3。表 3-3 p(3)译码FC FZSE5 4 0 0 1 0 计算机组成原理课程设计40 11 01 10 0 0 1 1 1 3.2.43.2.4 p(4)p(4)译码译码1ASESW 2BSESW 31SE 41SE 51SE ，结果见表 3-4。表 3-4 p(4)译码SWA SWBSE1 SE21 00 00 11 01 11 11 00 10 00 00 11 01 13.33.3 时序电路分析时序电路分析时序电路单元位于装置的左上部，其电路由四部分构成：消抖电路（KK2） 、时序控制（TS1、TS2、TS3、TS4）
