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1、 长治学院课程设计报告课程名称：课程名称： 计算机组成原理课程设计 设计题目设计题目： 设计一台性能简单的计算机 系系 别：别： 计算机系 专专 业：业： 计科 1101 班 组组 别：别： 第三组 学生姓名学生姓名: : 学学 号号: 起止日期起止日期: 2013 年 7 月 4 日 2013 年 7 月 10 日指导教师指导教师: 张剑妹 目 录一、课程设计的目的一、课程设计的目的 -1-1二、设计要求二、设计要求 -1-1三、设计的方法及过程三、设计的方法及过程-2-23.13.1 整机设计整机设计 -2-23.1.13.1.1 根据设计要求正确设置正确设置多路开关根据设计要求正确设置正
2、确设置多路开关-2-23.1.23.1.2 操作控制信号及其实现方式操作控制信号及其实现方式-2-23.1.33.1.3 根据接线表画出整机的线路图根据接线表画出整机的线路图-2-23.23.2设计指令系统设计指令系统-3-33.33.3设计微指令及指令的微程序设计微指令及指令的微程序-4-43.3.13.3.1 设计微地址设计微地址 -4-43.3.23.3.2 写出指令的执行流程写出指令的执行流程-3-33.3.33.3.3 编写指令的微程序编写指令的微程序-5-53.43.4编写并执行应用程序编写并执行应用程序-8-8四、心得体会四、心得体会-7-7一 课程设计的目的通过课程设计更清楚地
3、理解下列基本概念：（1）计算机的硬件基本组成；（2）计算机中机器指令的设计；（3）计算机中机器指令的执行过程；（4）微程序控制器的工作原理；（5）微指令的格式设计原理；二 设计要求题一研制以台性能如下的实验计算机。（1）没有外部设备； （2）运算器采用单累加器多寄存器结构； （3）操作数寻址方式有：立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址； （4）设计由如下指令组成的指令系统，其中 L 为累加器 A，Jx 为通用寄存器。 将指令的二进制编码填入表中；指令编码序 号指令助记符指令功能第一字节第二字节 1JIA L，JX(L)+(JX) L2YIDONG L，JX(JX)L3YIDONG JX，L(L)J
4、X4ZHUANGZ DIZHI(DIZHI)L5FASONG DIZHIL(DIZHI)6ZHUANZ DIZHIL 是零转移 7ZHUANCY DIZHI有进位转移 8ZHUANL0 DIZHIL0 位是 1 转移 9ZHUANYI DIZHI无条件转移 10YIDONG L，SHUJUSHUJUL11YIDONG JX，SHUJUSHUJUJX12TINGJI停机（5）计算各指令的微地址并写出各指令的微程序； （6）将下列程序手工汇编、手工装入并运行，察看运行结果。 ORG 100 START: YiDONG L,#3 （5F03H）YIDONG J1,#05 （5905H）JIA L,J
5、1FASONG 00DTINGJI （7）编写汇编语言程序实现如下功能：将内存某两个单元的数据相加后存入另 一个单元中，若有进位，则在 00B 单元中存入数据 0，否则在 00B 单元中存入 数据 1； （8）将该应用程序机器汇编、机器装入、并连续运行，察看运行结果并验证程 序的正确性； 三 设计的方法及过程3.1 整机设计3.1.1 根据设计要求正确设置正确设置多路开关(1) 设计单累加器多寄存器结构的运算器, 要求开关 KA、KB、KC、KR 分别 置左、右、右、下。 (2) 为了便于微指令的设计, 标出在运算器中数据的传输方向。3.1.2 操作控制信号及其实现方式微操作控制信号设计的一般
6、原则1) 对于电平有效的操作控制信号, 可采用微指令码直接控制。2) 对脉冲型和电平跳变信号, 需外加门电路实现。3) 对需多个控制信号的器件,通常将某些信号固定好, 其他信号接某个 Mi。设计实验接线表按模块逐个归纳整理, 明确各模块中各器件各控制信号的处理方法, 将其分 别接在某个 Mi 上.1) 运算器模块 累加器 A: X0-M16 X1-M17 CA- 累加暂存器 ACT: CC- CG-M5 暂存器 TMP: CT-+5V OT-M10 算逻单元: S3-S0-M23-M20 Cn-M19 M-M18 输出缓冲器 BUF: OB-M8进位产生线路: P2-P0 不用 SB、SA-X
7、1X0 CP-M13+ 2) 寄存器堆模块RR-M1 WR-M0 A、B 将有指令部件控制3) 指令部件模块指令寄存器 IR1: GI-M7 CI-指令寄存器 IR2: CL- M14IR1、IR2 输出控制: OI-M15程序计数器 PC: P+1-M6 CLR-+5V CK-LP 由 LP通过 M9 间接控制 PC 输出控制: PCO 由 P+1 通过 M6 间接控制 4) 内存模块: RC-M2(RC)+ WC-M3(WC)+ 5) 总线缓冲模块: B1、B3-RF B2-RC 6)微程序控制模块微程序计数器 MPC: MCLR-RO MCLK-PO MLD-M4 MP+1-+5V操作码
8、散转控制: MD10-MD6-GND MD5-MD2-I7-I5,I2 MD1-M0-+5V 微指令寄存器: MIG-GND MICP-启停模块产生7) 启停和时序模块: DR-M5 RCP-3.1.3 根据接线表画出整机的线路图如下：图 1. 整机逻辑框图3.2 设计指令系统表一 指令系统 指令编码序 号指令助记符指令功能第一字节第二字节 1JJLN L，JX(L)+(JX) L111111JX2YIDONG L，JX(JX)L110111JX3YIDONG JX，L(L)JX110110JX4ZHUANGZ DIZHI(DIZHI)L10111a10a9 a8a7a05FASONG DIZ
9、HIL(DIZHI)10011 a10a9a8a7a06ZHUANZ DIZHIL 是零转移01100a10a9 a8a7a07ZHUANCY DIZHI有进位转移011 01a10a9a8a7a08ZHUANL0 DIZHIL0 位是 1 转 移01110 a10a9a8a7a09ZHUANYI DIZHI无条件转移01111a10a9 a8a7a010YIDONG L，SHUJUSHUJUL01011111SHUJU11YIDONG JX，SHUJUSHUJUJX010110JXSHUJU12TINGJI停机000000003.3 设计微指令及指令的微程序3.3.1 计算微地址微程序入口地
10、址形成方法： MD10 MD9 MD8 MD7 MD6 MD5 MD4 MD3 MD2 MD1 MD0 0 0 0 0 0 I7 I6 I5 I2 1 1 取指微指令放在 000H 处。表二 微地址 序号指令助记符微地址 1JIA L，JX03FH 2YIDONG L，JX037H 3YIDONG JX，L033H 4ZHUANGZ DIZHI02FH 5FASONG DIZHI027H 6ZHUANZ DIZHI01BH 7ZHUANCY DIZHI01CH 8ZHUANL0 DIZHI01DH 9ZHUANYI DIZHI01DH 10YIDONG L，SHUJU017H 11YIDONG
11、 JX，SHUJU013H 12TINGJI003H3.3.2 写出指令的执行流程表三 指令的执行流程指令助记符节 拍微操作控制信号控制信号有 效性 JlA L，JXT1 (ACT)+(JX)BUFIRR,A,B0,I1,I0DBL 置 CY/CN,M,S3,S2,S1 ,S0 OB,XO,X1，CA SA,SB,CP1,0,1,0,0,1 0,1,1, 1,1,YIDONG L，JXT1（JX） BUFIDBLRR,A,B /CN,M,S3,S2,S1 ,S0 OB,XO,X1,CA0,I1,I0 1,1,0,0,0,0 1,1,1,YIDONG JX，LT1（ACT） BUFIDBJX/C
12、N,M,S3,S2,S1 ,S0 OB,WR,A,B1,1,1,1,1,1 , 0,0,I1,I0T1(PC)IABOAB (M)ODBIDBIR2 (PC)+1(PC)PCO,B1 RC,B2,B3,CL P+1,CK0,0 0,0,0, 1,ZHUANGZ DIZHI T2(IR1、IR2)IAB OAB (M)ODBIDBLOI,B1 RC,B2,B3,XO,X1 ,CA0,0 0,0,0,1,1, T1(PC)IABOAB (M)ODBIDBIR2 (PC)+1(PC)PCO,B1 RC,B2,B3,CL P+1,CK0,0 0,0,0 1, FASONG DIZHIT2(IR1、IR2)IAB OAB （ACT） BUFIDBODBOI,B1 /CN,M,S3,S2,S1 ,S0 OB,B2,B3,WC0,0 1,0,0,0,0,0 0,1,0,0T1(PC)IABOAB (M)ODBIDBIR2
