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复杂模型机（组成原理）课程设计报告.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.09M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    目录
    一、课程设计目的和意义
    二、复杂模型机的设计与实现内容
    1.数据格式
    2.指令格式
    3.指令系统
    三、总体设计
    1.设计复杂模型机的监控软件
    2.设计微程序流程图
    3.转换格式
    4.实验接线
    5.写微程序和程序
    6.运行程序
    7.验证
    四、系统测试及实验截图
    五、总结
    六、参考文献
    组成原理课程设计报告 课 题:复 杂 机 模 型 机 姓 名：谭显林 学 号： 200817010221 同组姓名：薛薄萍 姜汉瑶 王化 专业班级： 计科 08102 指导教师：杨红杰 设计时间： 2011.02.24 评阅意见： 评定成绩： 指导老师签名： 年 月 日
    目录 目录............................................................................................................................... 2 一、 课程设计目的和意义......................................................................................... 3 二、复杂模型机的设计与实现内容........................................................................... 3 1.数据格式 ................................................................................................................................. 3 2.指令格式 ................................................................................................................................. 3 3.指令系统 ................................................................................................................................. 4 三、总体设计............................................................................................................... 4 1.设计复杂模型机的监控软件 ................................................................................................. 4 2.设计微程序流程图 ................................................................................................................. 5 3.转换格式 ................................................................................................................................. 5 4.实验接线 ................................................................................................................................. 6 5.写微程序和程序 ..................................................................................................................... 6 6.运行程序 ................................................................................................................................. 7 7.验证 ..........................................................................................................................................8 四、系统测试及实验截图........................................................................................... 8 五、总结..................................................................................................................... 14 六、参考文献............................................................................................................. 15
    一、课程设计目的和意义 经过一系列硬件课程如计算机原理的学习及相关实验后，综合应用所学理论 知识解决实际设计和应用问题，进行一个综合的系统的实验。培养实际动手能力， 进一步提高硬件设计能力。培养实事求是和严肃认真的工作态度。通过设计过程， 熟悉和掌握微机系统的硬件设计方法、设计步骤，真正做到理论联系实际，提高 动手能力和分析问题、解决问题的能力。 综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。 二、复杂模型机的设计与实现内容 1.数据格式 模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为 8 位，其格式如下： 其中第 7 位为符号位，数值表示范围是：－1≤X＜1。 2.指令格式 模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、存数 指令、取数指令、转移指令和停机指令。 ⑴ 算术逻辑指令 设计 9 条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其 格式如下： 其中，OP-CODE 为操作码，RS 为源寄存器，RD 为目的寄存器，并规定： 9 条算术逻辑指令的名称、功能具体见表 3－8。 ⑵ 访问指令及转移指令 模型机设计 2 条访问指令：即存数 STA、取数 LDA；2 条转移指令：即无条 件转移 JMP、有进位转移指令 BZC。指令格式为： 其中，OP-CODE 为操作码，RD 为目的寄存器地址（LDA、STA 指令使用）。 D 为位移量（正负均可），M 为寻址模式，其定义如下：
    本模型机规定变址 RI 指定为寄存器 R2。 ⑶ I / O 指令 输入 IN 和输出 OUT 指令采用单字节指令，其格式如下： 其中，addr=01 时，选中输入数据开关组 KD0～KD7 作为输入设备，addr=10 时，选中 2 位数码管作为输出设备。 ⑷ 停机指令 指令格式如下： HALT 指令，用于实现停机操作。 3.指令系统 本模型机共有 16 条基本指令，其中算术逻辑指令 7 条，访问内存指令和程 序控制指令 4 条，输入输出指令 2 条，其它指令 1 条。表 3-8 列出了各条指令的 格式、汇编符号、指令功能。 三、总体设计 复杂模型机的数据通路框图如图 3-16 所示。根据复杂模型机的硬件电路设计 监控软件（机器指令），再根据机器指令要求，设计微程序流程图及微程序，最 后形成 16 进制文件。 四、实验步骤 1.设计复杂模型机的监控软件 ＄P00 44IN 01, R0 ＄P01 46IN 01, R2 ＄P02 98ADC R2, R0 ＄P03 81MOV R0, R1 ＄P04 F5RLC R1, R1 ＄P05 0CBZC 00, 00 ＄P06 00
    2.设计微程序流程图 按照实验机设计的微指令格式,参照微指令流程图，设计微指令，并形成二进 制代码表。 3.转换格式 程序： ＄P00 44 ＄P01 ＄P04 F5 ＄P05 46 ＄P02 0C ＄P06 98＄P03 81 00 微程序： 82ED0 50C004 06E004 8AED05 ＄M0B 018005 3C2004 ＄M0D 0EA004 ＄M0E 0FB605 ＄M02 088105 ＄M01 04A004 ＄M04 A0E004 ＄M05 07A004 ＄M07 A0E004 ＄M08 8CED05 ＄M0A 3BA004 ＄M00 ＄M03 ＄M06 ＄M09 ＄M0C 83ED05 ＄M11 85ED05 ＄M0F 25EA95 ＄M10 011004 8DED05 ＄M13 A6ED05 ＄M14 ＄M12 168005 ＄M17 010407 ＄M16 019A3D ＄M15 2AA205 ＄M1A 2CB205 019205 ＄M19 ＄M18 ＄M1B 32A205 ＄M1C 33A205 ＄M1D 36A205 ＄M1E 378235 ＄M1F 398235 ＄M20 019004 81DB05 ＄M23 E48005 ＄M21 ＄M24 27A004 ＄M27 29EA95 ＄M29 A0AA95 ＄M2A 2BB405 ＄M2B 419B95 ＄M2C 2DA405 ＄M2D 6EAB05 ＄M2E 2FAA0D ＄M2F 30AA05 019A05 ＄M30 ＄M33 419BBD 019805 ＄M36 018406 ＄M22 018005 ＄M25 A0AA95 ＄M26 28BC05 ＄M28 71810D ＄M31 35B405 ＄M34 019A0D ＄M37 419B95 ＄M32 81DB05 ＄M35 38882D ＄M38
    3A881D ＄M3A 019805 ＄M3B 080A07 ＄M39 ＄M3C 098A06 4.实验接线 在实验八的基础上将跳线器 J13 和 J14 由右边相连改为左边相连，再将 IJ1 连 IJ2。详细如下： a、跳线器 J1～J12 全部拨在右边（自动工作方式）； b、跳线器 J16、J18、J23、J24 全部拨在左边； c、跳线器 J15、J19、J25 全部拨在右边，跳线器 J13、J14 拨在左边； d、跳线器 J20～J22、J26、J27 连上短路片； e、UJ1 连 UJ2，JSE1 连 JSE2，SJ1 连 SJ2； f、MBUS 连 BUS2； g、REGBUS 连 BUS5； h、PCBUS 连 EXJ2； i、 ALUBUS 连 EXJ3； j、 ALUO1 连 BUS1； k、EXJ1 连 BUS3； l、 ALUO2 连 BUS4； n、IJ1 连 IJ2。 连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。 5.写微程序和程序 ① 手动方法写微程序参看实验六。 手动方法写代码程序（机器指令）步骤如下： 通过上一步将机器指令对 应的微代码正确地写入 E2ROM 2816 芯片后，再进行机器指令程序的装入和检 查。 A. 将"编程开关"置"运行"位置，"运行方式"开关置"单步"位置。 B. 拨动总清开关（0→1），微地址寄存器清零，程序计数器清零。然后使控制开
    关 SWC、SWA 开关置为"0 1"，按动一次"启动运行"开关，微地址显示灯 LUA0～ LUA5 显示"001001"，再按动一次"启动运行"开关，微地址显示灯 LUA0～LUA5 显示"001100"，此时数据开关的内容置为要写入的机器指令，再按动一次"启动 运行"开关，即完成该条指令的写入。若仔细阅读微程序流程，就不难发现，机 器指令的首地址只要第一次给入即可，PC 会自动加 1，所以，每次按动"启动运 行"开关，只有在微地址灯显示"001100"时，才设置内容，直到所有机器指令写 完。 C. 写完程序后须进行检验。拨动总清开关(0→1)后，微地址清零，PC 程序计数 器清零，然后使控制开关 SWC、SWA 为"0 0",按动"启动运行"开关，微地址灯将 显示"001000"，再按"启动运行"开关，微地址灯显示为"001010"，第三次按"启动 运行"开关，微地址灯显示为"111011"，此时总线数据显示灯 LZD0～LZD7 显示 为该首地址的内容，再次按动"启动运行"开关，微地址灯显示为"001000"，此时， 2 位数码管显示的内容即为 RAM 中的数据，不断按动"启动运行"开关，可检查 后续单元内容。 注意：每次仅在微地址灯显示为"001000"时，2 位数码管显示的内容才是相 应地址中的机器指令内容。 ② 联机读/写微程序和程序 用联机软件的装载功能将 16 进制格式文件（文件名为 C8JHE3）装入实验机 即可（详细操作见联机软件的 README）。 6.运行程序 ① 单步运行程序 A. "编程开关"置"运行"状态，"运行方式"开关置为"单步"状态,"运行控制" 开关置为"运行"状态。 B. 拨动总清开关(0→1)，微地址清零，PC 计数器清零，程序首地址为 OOH。 C. 按动"启动运行"开关，即单步运行一条微指令。对照微程序流程图，观察 微地址显示灯是否和流程一致。 ②连续运行程序 A. "编程开关"置"运行"状态，"运行方式"开关置为"连续"状态,"运行控制开
    关置为"运行"状态。 B. 拨动总清开关，清微地址及 PC 计数器，按动"启动运行"开关，系统连 续运行程序。如果要停止程序的运行，只需将"运行控制"开关置为"停止"状态， 系统就停机。 7.验证 采用单步或连续运行方式执行机器指令，参照机器指令及微程序流程图，将 实验现象与理论分析比较，验证系统执行指令的正确性。 四、系统测试及实验截图 图 1 PC 清零，自动+1 在 RAM 中取地址为 00H 的指令 44H 图 2 从输入设备中读取数据 1 并送至 R0
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