计算机组成原理（模型机设计）.docx-资料库

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河南科技大学课程设计说明书课程名称目题组成原理课程设计模型机设计院系班级学号学生姓名指导教师日期 2016 年 5 月 30 日

课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称：计算机组成原理课程设计专业班级设计题目一、课程设计目的模型机设计 1.掌握整机动态工作过程 2.了解微程序控制器的设计，构建指令系统 3.组建模型机，编写应用程序进行调试二、设计内容、技术条件和要求 1.设计内容（1）设计指令系统（2）编写微程序（3）编写测试程序（4）编写应用程序，选择实现下列要求的一种功能 ①输入两个一位十进制数，计算两数之和，并以 BCD 码输出 ②输入一个一位十进制数，将其扩大 5 倍后以 BCD 码输出 ③输入一个两位十进制数，求其负值的补码 ④输入几个数，统计奇数和偶数的个数 ⑤输入几个数，统计大于 10 的数的个数 ⑥输入几个数，找出最大数 2.设计要求（1）指令在 8 条以上（2）寻址方式包括：寄存器寻址、直接寻址、立即数寻址（3）数据由键盘输入（4）由数码管显示数据三、时间进度安排 2016-5-30：布置题目 2016-5-30~2016-6-6：熟悉实验原理，编写微程序和应用程序 2016-6-6~2016-6-18：实验调试 2016-6-20~2016-6-25：编写课程设计报告四、主要参考文献 1. 白中英.计算机组成原理.科学出版社 2. 张新荣，于瑞国.计算机组成原理.天津大学出版社指导教师签字： 2015 年 6 月 8 日

目录一、课程设计题目...............................................................................................................2 二、课程设计使用的实验设备..........................................................................................2 三、课程设计内容与步骤..................................................................................................2 1、所设计模型机的功能与用途......................................................................................3 2、数据通路图..................................................................................................................4 3、微代码定义.................................................................................................................. 5 4、微程序流程图.............................................................................................................. 5 5、微指令二进制代码......................................................................................................6 6、本课程设计机器指令.................................................................................................. 7 7、模型机的调试与实现.................................................................................................. 7 (1) 接线图........................................................................................................................7 (2)写程序........................................................................................................................ 8 (3)运行程序.................................................................................................................... 8 四、总结.............................................................................................................................. 9 .

一、课程设计题目基本模型机设计与实现二、课程设计使用的实验设备 TDN-CM 计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干三、课程设计内容与步骤不见实验过程中，各部件单元的控制信号是认为模拟产生的，而本次课程实习将能在为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。本课程设计采用六条机器指令：IN（输入）、AND（与运算）、DEC（自增 1）、 STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件跳转），其指令格式如下：序号助记符机器指令码 1 2 3 4 5 6 00000000 IN ADD addr 00010000 ******** DEC STA addr 00110000 ******** OUT addr 01000000 ******** JMP addr 01010000 ******** 00100000 功能说明 "DATA UNIT"中的开关状态→R0 R0+[addr]→R0 (R0+1)→R0 R0→[addr] [addr]→BUS [addr]→PC 其中 IN、DEC 为单字长，其余为双字长指令，********为 addr 对应的二进制地址码。 1、所设计模型机的功能与用途本次课程设计设计的模型机包括六条指令，输入、与运算、自增、存数、输出、无条件跳转。利用此模型机可完成两个数的与运算，一个数从键盘输入，另个数从内存中读取，再将运算结果自增 1，把最后结果保存到内存中，并且将运算结果输出

2、数据通路图 3、微代码定义 24 S3 23 S2 22 S1 21 20 S0 M 19 18 Cn WE 17 CE 16 LDPC 151413 121110 A B 987 C 6 5 ua5 ua4 4 ua3 3 ua2 2 ua1 1 ua0 1 5 0 0 0 0 1 1 1 1 4 0 0 1 1 0 0 1 1 3 0 1 0 1 0 1 0 A 字段选择 LDRi LDDR1 LDDR2 LDIR LOAD LDAR 4、微程序流程图 1 2 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 选择 RS-B ALU-B SW-B PC-B B 字段 9 0 0 0 0 1 1 8 0 0 1 1 0 0 P(1) 7 选择 0 1 0 1 0 1 P(4) C 字段

RP PC→AR PC+1 01 02 RAM→BUS BUS→IR P( DEC 12 R0 → 07 (R0+1)→R0 01 IN 10 SW→R0 01 AND 11 PC→AR PC+1 03 RAM→BUS BUS→AR RAM→BUS BUS→DR2 R0→DR1 04 05 06 (DR1DR2)→R0 01 JMP 15 PC→AR PC+1 27 RAM→BUS BUS→PC 01 OUT PC→AR PC+1 14 25 RAM→BUS BUS→AR 26 RAM→BUS 01 STA 13 PC→AR PC+1 16 17 RAM→BUS BUS→AR R0→BUS BUS→RAM 01 微指令流程图当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为 P(1)测试；控制台操作为 P(4)测试，它以控制台开关 SWB、SWA 作为测试条件，共三路分支。 5、微程序设计完毕后将每条微指令代码化，将流程图转化为二进制代码表二进制代码表：微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE CE LDPC 00 01 02 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 A 1 0 1 1 1 0 1 0 0 B 1 1 0 1 1 1 0 0 0 C 1 0 1 0 0 0 0 0 1 UA5---UA0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0

03 04 05 06 07 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 6、本课程设计机器指令地址（二进制）内容（二进制） 0100 0000 0100 0001 0100 0010 0100 0011 0100 0100 0100 0101 0100 0110 0100 0111 0100 1000 0100 1001 0100 1010 0100 1011 0100 1100 0000 0000 0001 0000 0100 1011 0010 0000 0011 0000 0100 1100 0100 0000 0100 1100 0101 0000 0001 0000 0000 0010 助记符 R0 IN ADD [4BH],R0 说明 "DATA UNIT"→R0 R0+[4BH]→R0 DEC STA R0 [4CH] (R0+1)→R0 R0→[4CH] OUT [4CH] [4CH]→BUS JMP [40H] 40H→PC 自定求和结果 7、模型机的调试与实现

(1)接线图 (2)写程序 A、现将机器指令对应的微代码正确写入2816中。 B、使用控制台KWE和KRD微程序惊醒机器指令程序的装入和检查。使编程微开关处于run，step为step状态，stop为run状态拨动总清开关CLR 0——》1 地址寄存器清零。此时用”DATA UNIT”单元的八位二进制开关给出要写入RAM区的首地址，控制台SWB、SWA开关置为“01”按动一次启动开关START，微地址显示灯显示“010001”，再按动一次START，微地址灯显示“010100”，此时数据开关的内容置为要写入的机器指令，按动一次START键，即完成该条指令的写入。若仔细阅读KWE的流程，就不难发现，机器指令的首地址只要第一次给入计科，PC会自动加一，所以，每次按动START，只有在微地址灯显示“010100” 时，才设置内容，知道所有机器指令写完。

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