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1、课程设计(论文)任务书 软件 学 院 软件工程 专 业 2 班一、课程设计(论文)题目_基本模型机设计与实现_二、课程设计(论文)工作自 2011_年_6_月_20_日起至_2011 年_6_月_24_日止。三、课程设计(论文) 地点:_计算机组成原理实验室（5#301）_四、课程设计(论文)内容要求：1课程设计的目的通过课程设计的综合训练，在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步掌握整机概念。培养学生实际分析问题、解决问题和动手能力，最终目标是想通过课程设计的形式，帮助学生系统掌握该门课程的主要内容，更好地完成教学任务。2课程设计的任务及要求1）基本要求（1）课程设计前必须根据课程设计题目认真
2、查阅资料； （2）实验前准备好实验程序及调试时所需的输入数据；（3）实验独立认真完成；（4）对实验结果认真记录，并进行总结和讨论。2）课程设计论文编写要求（1）按照书稿的规格撰写打印课设论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、附录等（3）正文中要有问题描述、实验原理、设计思路、实验步骤、调试过程与遇到问题的解决方法、总结和讨论等（4）课设论文装订按学校的统一要求完成3）课设考核从以下几方面来考查：（1）出勤情况和课设态度； （2）设计思路；（3）代码实现；（4）动手调试能力； （5）论文的层次性、条理性、格式的规范性。 4）参考文献1 王爱英. 计算机组成与结构M. 北京：清华大学
3、出版社, 2007.2 王爱英. 计算机组成与结构习题详解与实验指导M. 北京：清华大学出版社, 2007. 5）课程设计进度安排内容 天数 地点构思及收集资料 1 图书馆实验与调试 3 实验室撰写论文 1 图书馆6）任务及具体要求设计实现一个简单的模型机，该模型机包含若干条简单的计算机指令，其中至少包括输入、输出指令，存储器读写指令，寄存器访问指令，运算指令，程序控制指令。学生须根据要求自行设计出这些机器指令对应的微指令代码，并将其存放于控制存储器，并利用机器指令设计一段简单机器指令程序。将实验设备通过串口连接计算机，通过联机软件将机器指令程序和编写的微指令程序存入主存中，并运行此段程序，通
4、过联机软件显示和观察该段程序的运行，验证编写的指令和微指令的执行情况是否符合设计要求，并对程序运行结果的正、误分析其原因。学生签名： 2011年 6月 20 日课程设计(论文)评审意见（1）设计思路 ：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）代码实现 ：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （3）完成调试能力评价：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文格式规范性评价 ：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）考勤和态度 ：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；评阅人： 职称： 讲师 2011 年 6 月 28 日目录绪论41.课设题目42.课设目的43
5、.课设要求4正文51、问题描述52、实验原理53、设计思路84、实验步骤与调试95、总结126、参考文献13绪论1. 课设题目基本模型机设计与实现2. 课设目的1、在掌握部件单元电路实验的基础上，将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块组合成一起，组成一台基本模型计算机。2、为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。3. 课设要求基本要求：（1） 课设前必须根据课程设计题目认真阅读资料；（2） 实验前准备好实验程序以及调试时所需的输入数据；（3） 实验独立认真完成；（4） 对实验结果认真记录，并进行总结和讨论。课设论文编写要求：（1） 按照书稿的规格撰写打印课设论文
6、（2） 论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、附录等（3） 正文中要有问题描述、实验原理、设计思路、实验步骤、调试过程与遇问题的解决方法、总结和讨论等（4） 课设论文装订按学校的统一要求完成正文1、 问题描述通过计算机组成原理理论课和几次实验的学习，尝试设计六条机器指令，并编写相应的微程序，完成由基本单元电路构成一台基本模型机，再经过调试指令和模型机使其在微程序的控制下自动产生各部件单元的正常工作控制信号。在设计基本模型机4的实验过程中，个别部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本课程设计将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。这里，计算机数据通路的控制将由微程序
7、控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一条微程序。本课程设计要求实现六条机器指令：IN（输入)，与AND（逻辑乘），STA（存数），OUT（输出），或OR（逻辑加），异或XOR（逻辑异）的输入，输出。重点主要在逻辑运算的设计中。2、 实验原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能，这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条
8、机器指令对应一个微程序。本实验采用五条机器指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件转移）。其中IN为单字长，其余为双字长指令。 为了向RAM中装入程序和数据,检查写入是否正确,并能启动程序执行,还必须设计三个控制台操作微程序.存储器读操作（KRD）:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB,SWA 为“0 0”时,按START微动开关,可对RAM连续手动读操作.存储器写操作（KWE）:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为“0 1”时,按START微动开关可对RAM进行连续手动写入.启动程序:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SW
9、A置为“1 1”时,按START微动开关,既可转入到第01号“取址”微指令,启动程序运行.上述三条控制台指令用两个开关SWB SWA 的状态来设置,其定义如下：SWBSWA控制台指令001011读内存（KRD）写内存（KWE）启动程序（RP）微代码定义如下表4-1所示：2423222120191817161514131211109 8 7654321S3S2S1S0MCnWEA9A8 A BCuA5uA4uA3uA2uA1uA0A字段 B字段 C字段151413选择121110选择987选择000.000000001LDRi001RS_G001P（1）010LDDR1010RD-B010P（2
10、）011LDDR2011RI-B011P（3）100LDIR100299-B100P（4）101LOAD101ALU-B101AR110LDAR110PC-B110LDPC根据以上要求设计数据通路框图如下：当拟定“取指令”微指令时，该微指令的判别测试字段为P（1）测试。由于“取址”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P（1）测试结果出现多路分支。本次课程设计用指令寄存器的前4位（IR7-IR4）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定微地址单元。控制台操作为P（4）测试，它以控制台开关SWB，SWA作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其他地
11、方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。微程序流程图如下图4-1： 当全部程序设计完毕后，应将每条指令代码化，表4-2即为将微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。 表4-2 二进制代码表微地址S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8ABCUA5-UA0000 0 0 0 0 0 0 1 10 0 00 0 01 0 00 1 0 0 0 0010 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 0020 0 0 0 0 0 0 0 11 0 00 0 00 0 10 0 1 0 0 0030 0 0 0 0 0 0 0 11
12、1 00 0 00 0 00 0 0 1 0 0040 0 0 0 0 0 0 0 10 1 10 0 00 0 00 0 0 1 0 1050 0 0 0 0 0 0 1 10 1 00 0 10 0 00 0 0 1 1 0061 0 0 1 0 1 0 1 10 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 070 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 0 1100 0 0 0 0 0 0 0 00 0 10 0 00 0 00 0 0 0 0 1110 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 1120 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 1 1 1130 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 1 1 1 0140 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 1 0150 0 0 0 0
