计算机组成原理专业课程设计完整版.doc

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1、东 莞 理 工 学 院本 科 课 程 设 计课程设计题目：具备存储器变址寻址及逻辑运算功能复杂模型机设计学 生 姓 名：学 号： 系 别：计算机学院专 业 班 级： 指引教师姓名： 目录重要内容：1. 课程设计目2. 所用设备及软件：EL-JY-II型计算机构成原理实验系统一套，排线若干。3. 课程设计基本工作原理4. 课程设计详细设计5. 课程设计调试、运营环节6. 课程设计运营成果7. 课程设计心得体会8. 回答问题。课程设计题目： n 题目5：具备存储器变址寻址及逻辑运算功能复杂模型机设计n 运营SUC R0,R1 时，讨论有进位和无进位两种状况。1. 课程设计目计算机组织与体系构造课程

2、设计是计算机科学与技术专业本科学生在学习完计算机组织与体系构造课程之后一种重要实践环节。规定学生在教师指引下，综合运用已学过计算机组织与体系构造中各种知识和技能，独立完毕一项较为完整、并具备一定难度课程设计任务。使学生初步掌握用微程序控制器控制模型机数据通路，进一步学习模型机系统设计与实现。2. 所用设备及软件：EL-JY-II型计算机构成原理实验系统一套，排线若干。3. 课程设计基本工作原理1数据格式模型机规定采用定点补码表达法表达数据，且字长为8位，其格式如下：76 5 4 3 2 1 0符号尾 数其中第7位为符号位，数值表达范畴是： -27X27-12指令格式模型机设计四大类指令共十六条

3、，其中涉及算术逻辑指令、I/O 指令、访问及转移指令和停机指令。(1) 算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表达，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODERSRD其中，OP-CODE 为操作码，rs为源寄存器，rd为目寄存器，并规定：RS或RD选定寄存器00R001R110R29条算术逻辑指令名称、功能和详细格式见表8-1。 表8-1 算术逻辑指令助记符、功能和详细格式助记符指令格式功能CLR RD011100RD0RDMOV RS,RD 1000 RSRDRSRDADC RS,RD 1001RSRDRS+RD+CYRDSBC RS,RD 1010

4、RSRDRS-RD-CYRDINC RD 1011RDRDRD+1RDAND RS,RD 1100 RSRDRSRDRDCOM RD 1101 RDRDRDRDRRC RS RD 1110RSRDRLC RS,RD 1111RSRDLDA M,D,RD 00M00RD(E)RD RD(E) EPCDSTA M,D,RD 00M01RDDJMP M,D 00M1000DBZC M,D00M1100当CY=1或Z=1时 EPCDIN addr,RD 010001RD(addr)RDOUT addr,RD 010110RDRD(addr)HALT 01100000停机(2) 访问指令及转移指令 模型

5、机设计2条访内指令，即存数（STA）、取数（LDA），2条转移指令，即无条件转移（JMP）、成果为零或有进位转移指令（BZC），指令格式为：7 65 43 21 000MOP-CODERDD其中，OP-CODE为操作码，rd为目寄存器地址（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：寻址模式有效地址E阐明00E=D直接寻址01E=(D)间接寻址10E=(RI)+DRI变址寻址11E=(PC)+D相对寻址本模型机规定变址寄存器 RI指定为寄存器R2。(3) 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：7 6 5 4 3 21 0OP-C

6、ODEaddrRD其中，addr=01时，选中“INPUT DEVICE”中开关组作为输入设备，addr=10 时，选中“OUTPUT DEVICE”中数码块作为输出设备。(4) 停机指令指令格式如下：7 6 5 4 3 21 0OP-CODE0000HALT 指令，用于实现停机操作。4. 课程设计详细设计1.复杂模型数据通路图如图8-1所示，一方面依照指令规定设计微程序流程图并拟定微地址，咱们第五组复杂模型机微程序流程图如图8-2所示 图8-1 复杂模型数据通路图SW-BUSBUS-rdrd-BUSPC-AR,PC+1RAM-BUS,BUS-IRP(1)PC-AR,PC+1RAM-BUS,B

7、US-DR1(R1)-DR2DR1+DR2-BUS-ARDR1+DR2-BUS-DR1P(2)STOPrs-BUSBUS-DR2RAM-BUSBUS-DR1DR1-DR2-BUS-DR1，带进位rd-BUSBUS-DA1DR1-BUSBUS-rd440101010101010101075554YN64434241404032262524220306050435200201SUCCOMHLTOUTIN10（变址） CLR 27ALU=0-BUS BUS-rd 01 56DR1-rd01BZCRAM-BUSBUS-rdrd-BUSBUS-RAMDR1-BUSBUS-PCP(3)DR1-BUSBUS

8、-PC 44PC-ARPC+1RAM-SUBBUS-DR1RAM-BUSBUS-AR00(直接)208-2微指令流程图控制台100010P（4）110143 一方面依照指令规定编写机器指令代码，依照表8-1及数据通路图8-1，编写程序。 1依照表8-1编写机器指令代码如下所示：题目5：具备存储器变址寻址及运算功能复杂模型机设计机器指令程序如下：$P0046$P0145$P02D5$P0320$P0420$P0558$P06A1$P0759$P0870$P090C$P0A0C$P0B60$P0C58$P0D60$P32402.依照微指令格式表6-1，并参照微指令流程图8-2，编写微指令（将该微程

9、序存于一种12.txt文本中）。微程序如下：微 程 序 $M00018108 $M0101ED82 $M0200C050$M230180E4 $M2205DB81 $M24018001$M0695AAA0 $M0300A004 $M0401B605$M0595EA06 $M1201ED83 $M14001001$M15030401 $M16018016 $M173D9A01$M1C01A20A $M1D01A207 $M9001$M21028401 $M3405DB81 $M070D9A01$M2C01A42D $M2D65AB6E $M2E0D9A01$M1A01B22C $M3405DB8

10、1 $M1001ED88$M0800A009 $M0900E0A0 $M1301EDA65. 课程设计调试环节（1）按图8-4连接实验线路，检查无误后接通电源。 （2）联机读写程序用联机软件“【转储】【装载】”功能将该实验相应文献12.txt载入实验系统。（3）联机运营l 使编程开关处在“RUN”状态，STEP 为“STEP”状态，STOP 为“RUN”状态。拨动总清开关CLR（101），微地址清零，程序计数器清零，程序首址为00H。联机运营程序时，进入软件界面，装载机器指令及微指令后，选取“【运营】【通路图】【复杂模型机】”功能菜单打开相应动态数据通路图，按相应功能键即可联机测试、运营、监控

11、、调试程序。 单步运营程序。l 单步运营一条微指令，对照微程序流程图，观测微地址显示灯与否和流程一致。 持续运营程序l 使“STATE UNIT”中STEP 开关置为“ECEX”状态。STOP 开关置为“RUN”状态。l 拨动CLR 开关，清微地址及程序计数器，然后按动START，系统持续运营程序，稍后将STOP 拨至“STOP”时，系统停机。 图8-4 实验连线图6. 课程设计运营成果及回答问题。n IN 01,R2 ；（R2）=12H设计时同窗们不可以送入其他数值n IN 01,R1 ；（R1）=F6H设计时同窗们可以给R1送入其他数值n COM R1 R1取反 R1=09Hn LAD 1

12、0,20H,R0 ；将R2作为变址寄存器，32H存储单元数据40Hn OUT 10,R0 输出R0=40n SUC R0,R1 R0和R1相减n OUT 10,R1 输出R1=37n CLR R0 将R0清零n BZC 00,SHUC n HALT 结束运营n SHUC：OUT 10,R0 输出R0=00n HALT 结束运营微指令控制信号：ININCOMLDAOUTSUCOUTCLRBZCHALTOUTHALTT3SW-BUS,LDR2,T4,SW-BUSSW-BUS,LDR1,T4,SW-BUSLDDR1,T4,R1-BUST4,LDPC,PC-BUS,LDARLED-BUS,R0-BUS

13、 R0-BUS,LDDR2,T4R1-BUS,LED-BUS,LED-BUS ALU-BUS,LDR0,T4LDAR,T3,LDPC,T4RO-BUS,LED-BUS,LED-BUST4ALU-BUS,LDR1,T4T4,LDR1,W/R,CE LDDR1,T4,R1-BUS LDR1,W/R,CE,T4T5M,S0S1S2S3CN,ALU-BUSLDR1,T4R2-BUS,LDDR2,T4LDDR1,T4,ALU-BUS LDAR,T3,CE,W/RT6ALU-BUS,LDAR,T3LDR1,T4,ALU-BUSALU-BUS,LDPC,T4,LDADT7ALU-BUS,LDDR1,T4T8

14、LDR0,T4,W/R,CE T97. 课程设计心得体会通过这次计算机构成原理与系统构造课程设计我学到了诸多东西，虽然之前做实验时候也连过复杂模型机，并且也装载过微指令，但是课程设计对我来讲却是不同样，由于之前实验装载微程序都是教师编写好，而这次咱们得自己摸索，对照着题目写出微指令。这次课程设计是把各个部件通过理论和实践相结合设计出一种复杂模型机。虽然之前做实验时候就连过复杂模型机，这次课程设计在连接路线时并没有耗费我很长时间跟精力，但是连好线后测试并不是一次性通过，通过较长时间才完毕了，但是较做实验时候显然是更加熟悉仪器操作了。 最让我头疼就是编写微程序，咱们第五组同窗都编写了各自机器指令和

15、微程序，可是装载时候浮现了各种各样错误，我跟其她人做了讨论，此外我还选取了把测试程序从头到尾一步一步地运营，过程中仔细观测通路图控制信号及微指令写法，通过一种上午慢慢对控制信号观测有了更进一步熟悉和理解，也找到了我微程序哪里写错了，漏了哪些。通过这次课程设计，我对复杂模型机理解有了大幅度提高，至少当前我可以依照自己所但愿实现运算来编写微程序来让复杂模型机为我工作了，这个使我很开心；并且通过这段时间学习，我对计算机硬件有了更进一步理解，寻常使用计算机都局限于软件方面应用，很少接触硬件，故对硬件理解几乎是一片空白。我和同组同窗做出了一种带有简朴功能复杂模型机令我有一种很大成功感，我会把我所学到知识应用到日后学习中，为日后学习打下坚实基本。