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1、南通大学计算机科学与技术学院计算机组成原理课程设计报告书课题名模型计算机的设计与实现班级姓名学号指导教师日期 20126182012621一、设计目的1、融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，经阿什计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。2、学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和调试的实践和经验。二、设计内容1、根据给定的数据格式和指令系统，设计一台微程序控制的模型计算机。2、根据设计图，在QUARTUS II环境下仿真调试成功。3、在调试成功的基础上，整理出设计图纸
2、和相关文件，包括：（1）总框图（数据通路图）；（2）微程序控制器逻辑图；（3）微程序流程图；（4）微程序代码表；（5）设计说明书；（6）工作小结。三、数据格式与指令系统1、数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法，字长 8位，其中最高位为符号位，其格式如下：76543210符号位2、指令格式本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下:7 6 5 4 3 2 1 0INADDSTAOUTJMP0010000001000000A01100000A10000000A10100000AIN指令为单字长（字长为8bits）指令，其功能是将数据开关的8位数据输 入到Ro寄存器。ADD指令为双字长指令
3、，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其 功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为 A的数相加，结果存放在R0寄存器 中。STA指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其 功能是将R0寄存器中的内容存储到以第二个字为地址的内存单元中。OUT指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其 功能是将内存中以第二个字为地址的内存单元中的数据读出到数据总线，显示 之。JMP指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其 功能是程序无条件转移到第二个字指定的内存单元地址四设计原理与电路图 原理图nalu_busALl输出缓冲(74244b)DR1(7427
4、3b)DR2(74273b)LDDR1LDDR2 |R0(74374b)LDR0R0 BUSnsw_bus数据输出nRAM BUSnCSRAMROMWEnPC BUSLDPCLDNPC（用2个 74163构成的8位计数器）微程序控制器 -. 、 - . 制弘 is1, _ ： -丄卜二/ :” 耳:-gc:it:盅 i:g=fe:詛85祕铝A.FA（加法器）rFA_rI丨SiCnAiSi5ainstF封装图C地址转移逻辑电路设计地址转移逻辑电路，完成电路图的编辑、编译以及波形仿真工作。仿真正确后，封装成芯片control。地址转移逻辑通过指令的操作码的高3位和微指令的测试字段P1来确定下一条微
5、指令的地址。D、微程序控制器：调用地址转移芯片control ,存放微指令的ROM两片74273b芯片以及一片74273芯片来完成电路图的编辑、编译以及波形仿真工作。instl 3 rD1S-1 LDPC 理 0(3.1LoadLPFLJE.PC(程序计数器)亡祈腐(1)微程序流程图恋痼I J BiW *； S- nAH-*c3IfM 日F CLRT.匚UKQC an2dE-T :* r r f = f = !nmr五、微程序流程图、代码表B匹人cGBDQQENT曰FLLFit.i：LKLJ;Wii -K 硏运行徹程序(2)代码表:i jt %当刖址吊(N 帘011A ys33A33nALU-
6、EUSul1d肯 123222120191171615L41312111098T6543210000a0000100a00010O110000010100000Q000000011001000010020000O0010aa0100o0o10100o030000000rr00poQ001000000100040000000i0001000000000101RAM.MIFAddr*0*1*2*3+4+5+70|Ofl+DCDCO010000000110000010000000lOWOQOnDCDOOaOOOGOGOQOO000 00()0 G苗OOOOOOQ1OQOOQOOO(KOOOQOQQO
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