长治学院 课程设计报告 课程名称： 计算机组成原理课程设计 设计题目： 设计一台性能简单的计算机 系 别： 计算机系 专 业： 计科1101班 组 别： 第三组 学生姓名: 学 号: 起止日期: 2013年7月4日 ~ 2013年7月10日指导教师: 张剑妹 目 录一、课程设计的目的 ----------------------------------1二、设计要求 ----------------------------------------1三、设计的方法及过程---------------------------------2 3.1整机设计 --------------------------------------23.1.1 根据设计要求正确设置正确设置多路开关-------23.1.2操作控制信号及其实现方式-------------------23.1.3根据接线表画出整机的线路图-----------------2 3.2．设计指令系统----------------------------------3 3.3．设计微指令及指令的微程序----------------------43.3.1设计微地址 --------------------------------4 3.3.2写出指令的执行流程-------------------------3 3.3.3编写指令的微程序---------------------------5 3.4．编写并执行应用程序----------------------------8四、心得体会-----------------------------------------7 一 课程设计的目的通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：（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；序 号指令助记符指令功能指令编码第一字节第二字节1JIA L，JX(L)+(JX) àL2YIDONG L，JX(JX)àL3YIDONG JX，L(L)àJX4ZHUANGZ DIZHI(DIZHI)àL5FASONG DIZHILà(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，SHUJUSHUJUàL11YIDONG JX，SHUJUSHUJUàJX12TINGJI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 100START: YiDONG L,#3 （5F03H） YIDONG J1,#05 （5905H） JIA L,J1 FASONG 00D TINGJI·（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----φ累加暂存器ACT: CC----φ 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----X1X0 CP----M13+φ 2) 寄存器堆模块 RR----M1 WR----M0·φ 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----φ 指令寄存器IR2: CL---- M14·φ IR1、IR2输出控制: OI----M15 程序计数器PC: P+1----M6 CLR----+5V CK----φ 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’)+φ WC----M3(WC’)+φ5) 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----φ3.1.3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 指令系统序 号指令助记符指令功能指令编码第一字节第二字节1JJLN L，JX(L)+(JX) àL111111JX2YIDONG L，JX(JX)àL110111JX3YIDONG JX，L(L)àJX110110JX4ZHUANGZ DIZHI(DIZHI)àL10111a10a9a8a7~a05FASONG DIZHILà(DIZHI)10011 a10a9a8a7~a06ZHUANZ DIZHIL是零转移01100a10a9a8a7~a07ZHUANCY DIZHI有进位转移011 01a10a9a8a7~a08ZHUANL0 DIZHIL0位是1转移01110 a10a9a8a7~a09ZHUANYI DIZHI无条件转移01111a10a9a8a7~a010YIDONG L，SHUJUSHUJUàL01011111SHUJU11YIDONG JX，SHUJUSHUJUàJX010110JXSHUJU12TINGJI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，JX03FH2YIDONG L，JX037H3YIDONG JX，L033H4ZHUANGZ DIZHI02FH5FASONG DIZHI027H6ZHUANZ DIZHI01BH7ZHUANCY DIZHI01CH8ZHUANL0 DIZHI01DH9ZHUANYI DIZHI01DH10YIDONG L，SHUJU017H11YIDONG JX，SHUJU013H12TINGJI003H 3.3.2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)→BUF→IDB→L 置CYRR,A,B/CN,M,S3,S2,S1,S0OB,XO,X1，CASA,SB,CP0,I1,I01,0,1,0,0,10,1,1,↑1,1,↑YIDONG L，JXT1（JX）→BUF→IDB→LRR,A,B/CN,M,S3,S2,S1,S0OB,XO,X1,CA0,I1,I01,1,0,0,0,01,1,1,↑YIDONG JX，LT1（ACT）→BUF→IDB→JX/CN,M,S3,S2,S1,S0OB,WR,A,B1,1,1,1,1,1,0,0,I1,I0ZHUANGZ DIZHIT1(PC)→IAB→OAB(M)→ODB→IDB→IR2(PC)+1→(PC)PCO,B1RC,B2,B3,CLP+1,CK0,00,0,0,↑1,↓T2(IR1、IR2)→IAB→。