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1、计算机组成原理课程设计报告目录一、课程设计目的2二、课程设计题目21、设计一个微程序控制器22、设计一个具有加法功能和直接寻址方式的模型机23、设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的模型机2三、实验设备仪器3四、微程序控制器31、问题描述32、设计目标33、实验步骤34、运行调试3五、设计一个具有加法功能和直接寻址方式的模型 机51、设计目标52、指令格式53、准备知识54、设计微指令6六、设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的 模型机111、问题描述112、设计目标113、指令格式114、准备知识125、设计微指令156、建立联机操作文件187、连接实验线路198、运行与调试19七、实验
2、心得与总结 20八、参考资料 21课程设计目的通过这次课程设计，掌握计算机的基本组成原理，熟悉整套的实验设备系统， 并对计算机的各部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微 程序的编制与调试等过程有深入的了解。提高动手能力，实现理论与实践相结合。二、课程设计题目1、设计一个微程序控制器（1） 设计内容 设计一个微控制器，使得装载的微程序顺序执行，并有跳转功能。（2） 设计要求 装载的微程序能按照流程图正确执行，并能强制地址转换跳出循环，跳到 另一个微程序地址，能在地址总线上显示每一步的微程序地址。2、设计一台模型计算机，实现IN（输入）、ADD（加法）、STA（存 数）、OUT（
3、输出）、JMP（无条件转移）指令系统。（1） 设计内容 设计一台模型计算机，实现下列指令系统，并通过给定的工作程序验证 下述指令系统。助记符P机器指令码（二进制说明卫徴程序的入口地址p （儿进制）心00000000pINPUT DEVICE 中 的开关状态尺0心10+J（取指令后续徴指 令默认地址齿10）心ADD addr P00010000 XXKXXXXX 1R0+ addr 11STA addiPmm00100000 XXKXXXXX 1ROaddi12OUT addx Pmm00110000 XXKXXXXX 1addiLED .J13JMP addr P01000000 XXKXXX
4、XX 1addrPC 314其中IN为单字长（8位）,其余为收字长指令，XXXXXXXK为逊对应的二进制地址码”2） 设计要求本模型机能够实现IN（输入）、ADD（加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无 条件转移）指令系统，并能在数据总线和地址总线上显示正确的数值。三、实验设备仪器硬件环境为PC-386以上微机，西安唐都科教仪器公司的TDN-CM+计算机组成原理实验台。软件环境采用 WINDOWS 操作系统，西安唐都科教仪器公司 的TDN-CM+计算机组成原理实验软件，ispDesignEXPERT实验软件。四、微程序控制器1、设计目标装载的微程序能按照流程图正确执行，并能强制地址
5、转换跳出循环，跳 到另一个微程序地址，能在地址总线上显示每一步的微程序地址。能在单步 执行的过程中，对微程序的运行进行控制，从而实现在不同的微程序入口的 跳转。2、实验步骤1) 按下面所示连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。(2) 进行微程序的装载。(3) 装载成功后，将程序计数器清零，然后将 MICRO-CONTROLLER 单 元的编程开关设置为RUN,将STATE单元的“STEP”和“STOP” 分别设置为“ STEP ”和“ RUN”。(4) 将原来接到MA5MA0的数据线接到SE1SE6上面。(5) 按动“START”，使得其单步运行。3、运行调试(1) 通过微程序流程图，查看他
6、们之间的跳转F1STAa1011f 112r 01 103r1_3RAM-HU$HU$-ARHU$-ARRfrDRlBI.：S-RAMRAM-lSUi；BLS-DR104071725KAM-；BUSBUS-PC(2)使用 一 要强置地址时,只要将当前微指令的下一条指令的地址和要调到的地 址值进行同或运算，便得出要在sWlT单元的CNS3中输入的数(3)据。 , 测试数据和结果D11.不强制微地址时，则在微地址00-20-22-27-20不断循环。2.当微地址跳到27时（此时UA0UA5中显示010111）,在SWITCH的CNS3单元中输入111100,按动START开关，微地址跳到了23，成
7、功地跳出循环，实现跳转。3. 再按动START开关，则微地址在01-02-10-01不断循环。4. 在UA0UA5显示001000时（即10）,在SWITCH的CNS3单 元中输入111110时跳到微地址 11，输入为111101时跳到12，输 入为111100时跳到 13。5. 实验结果正确，实验完成。五、设计一个具有加法功能和直接寻址方式的模型机1、设计目标设计一台具有输入、输出、带进位加法、储存和跳转功能的模型计算机， 在设计完本程序后，所设计模型机能够完成从一个外设输入一个数到指定的 寄存器中，另外输入立即数并将其存入另一个、寄存器中，两数进行进位相 加并将结果保存到第一个寄存器，输出
8、结果，并显示。另外，实现无条件跳 转至开始。2、指令格式助记符号机器指令码功能IN0000 0000“ Input DEVICE ”中的 开关状态R0ADD addr0001 0000 xxxx xxxxR0+addr - R0STA addr0010 0000 xxxx xxxxR0 - addrOUT addr0011 0000 xxxx xxxxaddr - LEDJMP addr0100 0000 xxxx xxxxaddr - PC3、准备知识1） 微指令格式微指令字长共 24 位，其控制位顺序如下表所示：242322212019181716151413121110S3A字段B字段C
9、字段151413选择121110选择987选择000000000001LDRi001RS-B001P(1)010LDDR1010RD-B010P(2)011LDDR2011RI-B011P(3)100LDIR100299-B100P(4)101LOAD101ALU-B101AR110LDAR110PC-B110LDPCS2S1SOMCnWEA9A8uA4uA3uA2uAluAO表中uAOuA5为6位的下一条微指令的地址,A、B、C为3个译码字段,分别由 三个控制位译码出多位。C字段中的P(l)P(4)是四个测试字位。其功能是根据 机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而
10、实现微 程序的顺序、分支、循环运行，其原理如图 2 所示。图中 I7I2 为指令寄存器 的72位输出，SE5SE1为微控器单元微地址锁存器的强制端输出。AR为算术 运算是否影响进位及判零标志控制位，其为零有效。B字段中的RS-B、RO-B、RI-B 分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能 是根据机器指令进行三个工作寄存器 RO、 R1 及 R2 的选通译码，其原理图如图3 所示，图中1013为指令积存器的第03位，LDRi为打入工作寄存器信号的 译码器使能控制位。2) 微程序控制电路K,c5 1Z 1 g RG T，b SWITCH UNITW/R UNIT4、
11、设计微指令电路连接图BUSUMTLDDRirjLDDR2H alu-eQiiiBO；AUBS3IIICNALU UNITL?-111-f1LDROIJ| RJ1U 恥RO-B EHREGUNIT0-6WRUMTTT4T3T2T1 WET4T3T2T1STATE UNITp-o-O66 40LDDR1LDDR2 匸I ALU-B匸I LDRiQ RS-BdlDIRIKS UNITLDARL.DAR1）画出微程序流程图运行微程序倉地址S3 S2 SI SOASABcA5 .pAO0 00 0 0 0 0 0 0 1 10000 001 0 00100000 10 0 0 0 0 0 0 1 11 101 1 01 100000100 20000000011 000000010010000 30000000011 100 00
