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1、计算机组成原理课程设计报告 简单模型机设计一、 设计要求硬件：TDN-CM+计算机组成原理实验系统一台，PC机一台，排线若干，串口线一根。软件：CMP软件二、 设计目的1. 通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、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更深的了解，加深对理论课程的理解。2. 通过这次课程设计，建立整机的概念，对程序进行编辑，校验，锻炼理论联系实际的能力。3. 通过本次课程设计熟悉和训练设计思路与实现方法。4. 通过本次课程设计锻炼团队合作的能力和团队问题的解决。三、 设计电路及连线 设计电路及连线实验图如下图1-1所示。图 1
2、-1 简单模型机连线图四、 设计说明本次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个微程序。本次课程设计采用五条机器指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件转移），其指令格式如下（前4位为操作码）：助记符 机器指令码 说 明 微程序入口地址IN 0000 0000 “INPUT DEVICE”中 10ADD addrSTA addrOUT addrJM P a
3、ddr 的开关状态R0 0001 0000 R0+addrR0 11 0010 0000 R0addr 12 0011 0000 addrBUS 13 0100 0000 addrPC 14其中，IN为单字长（8位），其余为双字长， 为addr对应的二进制地址码。设计数据通路框图如图1-2所示。微代码定义如表1-1所示。图 1-2 数据通路图表1-124232221201918171615 14 1312 11 10 9 8 7654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0987选择000001P（1）010011100P（4） 101110LDPC1
4、21110选择000001RS-B010011100101ALU-B110PC-B A字段 B字段C字段151413选择000001LDDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDAR五、 设计步骤1. 设计微程序流程图，如图1-3所示。运行微程序 01PCARPC+1RAMBUSBUSIR 02 10P(1)IN ADD STA OUT JMPPCARPC+1 10 11 12 13 14PCARPC+1PCARPC+1PCARPC+1SWR0RAMBUSBUSAR 03 07 16 RAMBUSBUSARRAMBUSBUSPCRAMBUSBUSAR 2601
5、 04 15 R0BUSBUSRAMRAMBUSBUSDR2 17RAMBUSBUSDR1 01 05R0DR1 25 DR1LED 06 01(DR1)+(DR2)R0 06 01 01 控制台 00 八进制微地址 20P（4）KWE(01)RP(11) （SWB ,SWA)KRD(00)PCARPC+1PCARPC+1 21 20 23 24 22RAMBUSBUSDR1CSWDBUSBUSDR1 01 DR1LED DR1RAM 30 27 图 1-3 微程序流程图2. 微指令代码化，如下表1-2所示。表1-2微地址S3 S2 S1 S0 MCnWE A9 A8ABCuA5uA00 00
6、 0000 00 1 10000001000100000 10000000111101101100000100 20000000011000000010010000 30000000011100000000001000 40000000010110000000001010 50000000110100010000001100 61001010110011010000000010 70000000011100000000011011 00000000000010000000000011 10000000111101101100000111 20000000111101101100001111 3
7、0000000111101101100011101 40000000111101101100101101 50000001010000010000000011 60000000011100000000011111 70000000010100000000101012 00000000111101101100100102 10000000111101101100101002 20000000010100000000101112 30000000110000000000000012 40000000000100000000110002 50000011100001010000000012 60000000011010001100000012 70000011100001010000100003 00000011010001010000100013. 设计验证程序的内存映像（装入起始地址00H）如下表1-3所示。表1-3
