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1、实用文案前 言随着计算机科学与技术的迅猛发展，直接推动了我们对计算机组成与结构这门课程的学习。计算机总体上是由软件和硬件组成。硬件是物质基础，没有良好的硬件，软件将无法发挥作用；软件是灵魂，没有软件，计算机就无法工作，软件不良，计算机也无法高效率地工作。计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备构成。计算机的软件主要由系统软件与应用软件组成。程序预先存放在存储器中，计算机工作时能自动高速地从存储器中取出指令和数据加以执行。计算机是通过执行指令来处理各种数据的。为了指出数据的来源、操作结果的去向及所执行的的操作，一条指令一般包括操作码、操作数地址、操作结果的存储地址、下一条指令的地
2、址。操作码具体说明操作的性质和功能。一台计算机可能有几十条至几百条指令，每一条指令都有一个相应的操作码，计算机通过识别该操作码来完成不同的操作。操作数的地址CPU通过该地址就可以取得所需的操作数。把对操作数的处理结果保存在操作结果存储地址中以便再次使用。计算机的性能与它的指令系统有很的关系，而指令系统的设置又与机器的硬件密切相连。在本次课程设计中，我在同学的帮助下完成相应的整体逻辑图的设计、指令系统的设计、确定微操作控制信号等，设计的一台小型的实验计算机，能基本实现四则运算。目 录前言任务书第1章 实验计算机的设计1.1确定设计总要求1.2设计整机逻辑框图1.3设计指令系统1.4设计指令执行流
3、程1.5确定微操作控制信号及其实现方法1.6设计微指令格式1.7确定微程序控制方式1.8编写指令的微程序1.9设计实验接线表1.10 编写调试程序1.11 编写应用程序第2章实验计算机的组装2.1器件排列2.2信号连接2.3实验接线板安装第3章实验计算机的调试3.1调试准备3.2程序调试第4章实验计算机的故障的排除4.1故障的类型和原因4.2故障的分析查找小结参考文献本科生课程设计任务书 2008 届 计算机科学与工程 系 计算机科学与技术 专业 课程设计题目：实验计算机利用 FDCES 实验仪提供的硬件资源（功能模块、控制台及外设等），按设计、组装、调试等步骤研制一台微程序控制的实验计算机。
4、 原始资料1、计算机组成与结构实验指导书2、计算机组成与结构教材 课程设计任务内容1. 课程设计的目的意义：通过课程设计培养同学们的系统设计能力，使同学们达到以下能力训练：、调查研究、分析问题的能力；、使用设计手册、技术规范的能力；、查阅中外文献的能力；、制定设计方案的能力；、计算机应用的能力；、设计计算和绘图的能力；、技术经济指标的分析能力；、语言文字表达的能力。2. 本课题研究的主要内容:研制一台性能如下的实验计算机：（1） 不使用外设。（2） 运算器采用单累加器多通用寄存器结构。（3） 操作数寻址方式有：直接地址寻址立即数寻址寄存器直接寻址（4） 指令系统由如下8条指令组成：指令编码助记
5、符指令功能第一字节第二字节I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I000000X AiADD A ,Ri(A)+(Ri)-Ai00001X AiMOV A,Ri(Ri)-(A)00010X XX SRC A(A)带进位C又环移一位00011X XXd7-d0MOV A，datadata-A001000 a9 a8a7-a0LDA addr(addr)-A001010 a9 a8a7-a0STA addr(A)-addr0011000 a9 a8a7-a0JC addr若CY=1 addr-PC,否则PC+1 001110 a9 a8a7-a0JMP addraddr -PC（5） 能执行双
6、字加法程序 (程序自编)第1章实验计算机的设计1.1 确定设计总要求(1) 不使用外设。(2) 运算器采用多单累加器多通用寄存器结构。(3) 能将内存中某一单元(非零)内容乘以4后在将结果放到另一单元。(4) 计算机共有8条指令，下列7种功能的指令：算术加法指令ADD数据传送指令MOV进位位置1指令SRC 存储器读操作指令LDA存储器写操作指令STA 程序无条件跳转指令JMP有进位转移指令JC (5) 微操作控制信号的实现（1） 对于电平有效的微操作控制信号，通常可由微指令码直接实现。（2） 对于脉冲型微操作控制信号，通常需要外加门电路实现。（3） 对需要多个操作控制信号的器件：由不少器件，它
7、执行某种操作需要多个微操作控制信号同时有效。对此，通常可将其中某个（某些）信号事先固定准备好。（4） 对只需要一个电平跳变有效的操作信号的器件：通常需外接门电路加以实现。1.2 设计整机逻辑框图根据设计要求，对实验仪硬件资源进行逻辑剪辑组合，便可设计出该实验计算机的整机逻辑框图(图1-1)。实验整机由运算器模块，寄存器堆模块，内存模块，微程序控制模块有序组合而成。其中运算器模块（ALU）主要由累加器、运算器、累加器暂存器、暂存器、输出缓冲器，以及进位产生线路、累加器判零线路等构成；内存模块为用户提供有效的内存空间；寄存器模块由两片74670组成，提供4个8位寄存器；微程序控制模块主要由11位微
8、地址计数器MPC（74163x3）、2Kx24 bit的控存CM（6116x3），以及24位微指令寄存器MIR(74377x3)组。图1-1整机逻辑框图1.3 设计指令系统一、 指令类型指令系统含以下类型指令：1. 算术运算类指令ADD A，Ai ,2. 移位操作类指令SRCA3. 数据传送类指令MOVA，RiMOVA , #data4. 程序跳转控制类指令JMPaddrJCaddr5. 存储器操作类指令LDAaddrSTAaddr二、 指令操作数寻址方式及其编码对于运算器采用多累加器结构的实验计算机，其指令系统操作数寻址方式有有多种。需确定实验计算机的指令系统具体由哪些指令组成，包含哪几种类
9、型指令，指令操作数有哪几种寻址方式，以及指令编码等。这要兼顾必要性（编程方便）和可行性（硬件条件）。1、 直接地址寻址LD Ai addr ；(addr)-Ai 指令第一字节低3位和指令第二字节8位构成11位操作数地址，指令第一字节高5位含有累加器Ai选择码段。 第一字节 第二字节a10a9a8a7a6a5a4a3a2a1a0 操作码，Bx选择码 11位形式地址2、 累加器直接寻址单字节指令 MOV A, Ri ；(Ri)-(A) 指令（第一）字节含有两个累加器选择码段，分别用于选择Ai和Aj。 操作码和R i选择码3、立即数寻址双字节指令MOV A,#data ；data-A指令第一字节中含有一个累加器选择码段。 第一字节 第二字节 操作码和Ri选择码 8位立即数data1.4设计指令执行流程应根据实验计算机整机逻辑图来设计指令系统中每条指令的执行流程。1、 单字节指令ADD A,Ri 该指令功能为(A)+(Ri)-Ai，需执行如下微操作： PCO B1 (1) (PC)-IAB-OAB根据PC访问内存。 RC B2,B3 CI,GI(2) (M)-ODB-IDB-IR1读出指令字节送IR1。 P+1,CK (3) (PC) + 1-PCI PC加1计数，为取下条指令字节准备。 RR,A,B
