计算机硬件课程设计报告——复杂模型机设计

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1、计算机硬件课程设计报告复杂模型机设计一、实验目的经过一系列硬件课程的学习及相关实验后，做一个综合的系统性的设计，这在硬件方面是一个提高，进一步培养实践能力。二、实验原理搭建一台8位模型机，指令系统要求有10条以上，其中包括运算类指令、传送类指令、控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。三、实验思路1、确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用途。2、确定指令系统：确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。3、确定总体结构与数据通路：总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构，列出各种信息传送路径以及实

2、现这些传送所需要的微命令。4、设计指令执行流程：数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。根据指令的复杂程度。每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需要考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中。5、确定微程序地址：根据后续微地址的形成方法，确定每条微程序地址及分支转移地址。6、根据微指令格式，将微程序流程中的所有微操作进行二进制代码化，写入到控制存储器中的相应单元中。7、组装、调试：在总装调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有功能模块工作正常后，才能保证整机的运行正确。四、实验原理1.指令系统及指令格式：

3、指令系统应包括：算术逻辑运算指令、访存指令、控制转移指令、I/O指令、停机指令。一般指令格式：DATA/ADDROP-CODERSRDDATA/ADDR00MOPCODERD指令系统如:ADDRS,RDMOVDATA,RDMOVRS,[ADDR]JZADDRINRDHALT其中RS、RD为R0、R1、R2中之一，DATA为立即数，ADDR为内存地址。2.指令微操作流程3.微指令格式299-bs1s0m功能000任意保持0100循环右移0101带进位循环右移0010循环左移0011带进位循环左移任意11任意装数4.微程序入口地址形成寄存器地址译码电路5

4、.模型机的时序6.模型机数据通路7.微程序装载格式机器指令格式:$Pxxxx微指令格式:$Mxxxxxxxx8.模型机组装电路图五、实验步骤：1、按照给定模型机组装电路图连接电路;2、连通实验箱与PC机，打开CMP软件，测试实验箱是否正常;3、设计微指令，画出其微操作流程图，并翻译成相应的微指令格式;4、设计包含这些微指令的机器指令程序，并翻译成相应机器指令格式;5、把设计好微指令和机器指令保存为TXT文件，然后装载入CMP;6、打开复杂模型机，然后用单步机器指令运行程序并调试;7、检查LED数码管输出结果是否正确，最后撰写实验报告。六、实验设计：1

5、.流程图设计：2.微程序设计：$P0000;INR0$P0110;OUTR0$P0221;MOVRO->R1;$P0331;INCR1;$P0441;ADD:R0+R1->R1;$P0554;OR:R1orR0->R0;$P0664;SUB:R1R0->R0$P0774;MOV:[R1]->MEM->R0$P0881;NOT:R1$P0990;JMP:$P0A00$M;COMMONLANG$M0101ED82;COMMONLANG$M0200C050;COMMONLANG$M;1000000000100001H$M;1111000001000001H

6、$M;1201100100100001H$M1301A403;1301101001000003H$M03019B41;0301100110110101H$M1401A204;1401101000100004H$M0401B405;0401101101000005H$M05959A01;0501100110100001H$M1501A206;1501101000100006H$M0601B407;0601101101000007H$M07E99B41;0701100110110101H$M1601A408;1601101001000008H$M0801

7、B209;0801101100100009H$M09619A01;0901100110100001H$M1701E20A;170111100010000AH$M0A;0A00100100000001H$M1801A40B;180110100100000BH$M0B099B41;0B01100110110101H$M1901ED8C;190111101101100CH$M0C00D181;0C00110100011001H3.微程序通路图七、实验心得本次硬件课程设计做的是设计复杂模型机，其中需要运用到计算机组成原理和微机原理的相关知识。通过让我们自己动

8、手编写微程序，让我们对于计算机硬件基础有了更为具象的理解。实验刚开始的时候,老师就给我们讲解了从设计到最后完