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1、计算机硬件综合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
2、 所示。7ji ATz UN：Tswitch0.ALf UJt：!LCC IIHITW腹 UHTJ T4TJJi-UIbd21 XK UNIT图1-1简单模型机连线图HiHi:H3HAL u:：nHu I middfJIB7 jftvjgBOAR?CT ZlLDAB.QBT LOADUADJ5刖血皿MITf -5 CK LDPIK KM：.MI9BWAFLOADU PC BtMt -fT厂咋CTULDIUi；JHPUT Sl-l；E:5WD -U DO Q-Ct Ehv/etatT lel*.bLF:.叩-|.llrPVT LWk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
3、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），其指令格式如下助记符机器指令码说明微程序入口地址IN0000 0000“INPUT DEVICE ”中10的开关状态t R0ADDaddr0001 0000xxxx次xxR0+addr t R011STAaddr0010 0000XXXX次xxR0 t addr12OUTaddr0011
4、0000xxxxxxxxaddr t BUS13JM Paddr0100 0000xxxx次xxaddr t PC14（前 4位为操作码）：其中，IN为单字长（8位），其余为双字长，xxxx xxxx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 11 109 8 7654321S3S2S1SOMCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uAOA字段B字段C字段151413选择000001LDDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD1
5、10LDAR121110选择000001RS-B010011100101ALU-B110PC-B987选择000001P（ 1）010011100P（ 4）101110LDPC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INADD01PCT arPC+1RAM tBUSBUS t ir02101110P(1)STAOUTJMPSWT R/PCt arPC+103RAM tBUS01BUS t ARPC T ARPC+117RAM tBUSBUS t AR115rR0 t BUS13PC T ARPC+11614TPCt arPC+1RAM tBUSBUS t DR205R0
6、t DR1BUS t RAM0601(DR1)+(DR2) TRORAM tBUSBUS t ARf 17RAM tBUSBUStDR125DR1t led01RAM tBUS01图1-3微程序流程图表1-2微地址S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCuA5 uA00 00000000110000001000100000 10000000111101101100000100 20000000011000000010010000 30000000011100000000001000 40000000010110000000001010 50000000110100010000001100 61
7、001010110011010000000010 70000000011100000000011011 00000000000010000000000011 10000000111101101100000111 20000000111101101100001111 30000000111101101100011101 40000000111101101100101101 50000001010000010000000011 60000000011100000000011111 70000000010100000000101012 00000000111101101100100102 10000
8、000111101101100101002 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地址（二进制）内容（二进制）助记符说明0000 00000000 0000IN:将输入数据送R0寄存器000
9、0 00010001 0000ADD 0AHR0+0AH t R00000 00100000 10100000 00110010 0000STA 0BHR0t 0BH0000 01000000 10110000 01010011 0000OUT 0BH0BH t LED0000 01100000 10110000 01110100 0000JMP 08H00H t PC0000 10000000 00000000 10010000 10100000 0001输入自定的数据0000 1011求和结果的存储单兀4.建立联机操作文件。为了从 PC 机下载工作程序和微程序，需要建立联机操作文件，该文件
10、是普通的文本文件，扩展名为 TXT ，可用记事本来建立。 源程序如下：$P0000$P0110$P020A$P0320$P040B$P0530$P060B$P0740$P0800$P0A01$M00018110$M0101ED82$M0200C048$M0300E004$M0400B005$M0501A206$M06959A01$M0700E00D$M08001001$M0901ED83$M0A01ED87$M0B01ED8E$M0C01ED96$M0D028201$M0E00E00F$M0F00A015$M1001ED92$M1101ED94$M1200A017$M13018001$M14002018$M15070A01$M1600D181$M17070A10$M18068A115.
