电子计算机组成原理课程设计---模拟机的设计与实现

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1、模拟机的设计与实现课程设计课程名称电子计算机组成原理题目名称模拟机的设计与实现专业班级08计算机科学本（1）学生姓名张志强学号50802011012指导教师李长旺二○一○年六月二十二日10模拟机的设计与实现目录一．程序设计概述21.1课程设计目的21.2课程设计任务和基本要求2二．模型机的具体设计32.1.设计目标32.2.设计原理32.2.2控制台命令流程图32.2.3内存映象42.2.4微程序5三．课程设计具体实现步骤73.1按照图2连线73.2.微指令代码73.3分析83.4联机实现83.5结果分析8四．设计心得8五.参考文献910模拟机的设计与实现一．程序设计概述1.1

2、课程设计目的通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。为今后的科研打下扎实的基础。1.2课程设计任务和基本要求（1）按给定的数据格式和指令系统，理解为程序控制器的设计原理。（2）设计给定机器指令系统遗迹微程序流程图，安慰指令格式写出微程序的微指令代码。（3）连接逻辑电路，完成启动、测试、编程、校验和运行，并观测运行过程及结果。（4）将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块联机，组成一台模拟计算机。（5）用微程序控制器控制模型机的数据通路。（6）通过在模型机上

3、运行由机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，建立计算机的整机概念，掌握计算机的控制机制。按指定应用项目进行汇编指令格式及功能设计，并设计相应的机器指令代码，按照模型及数据通路设计实现机器指令功能的微程序。二．模型机的具体设计2.1.设计目标设计一台模型机实现IN(输入)、ADD(加法)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件转移)指令系统。并通过给定的工作程序验证上述指令系统。2.2.设计原理2.2.1机器指令本设计实现的模型机共包含五条机器指令：IN(输入)、ADD(加法)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件转移)，其指令格式如下(前4位为操

4、作码)：10模拟机的设计与实现助记符机器指令码（二进制）说明微程序的入口地址（八进制）IN00000000“INPUTDEVICE”中的开关状态—>R010（取指令后续微指令默认地址为10）ADDaddr00010000XXXXXXXXRO+[addr]——>R011STAaddr00100000XXXXXXXXRO——>[addr]12OUTaddr00110000XXXXXXXX[addr]——>LED13JMPaddr01000000XXXXXXXXaddr——>PC14其中IN为单字长(8位)，其余为双字长指令，XXXXXXXX为addr对应的二进制地址码。2.2.2控

5、制台命令流程图在测试程序装入内存后，机器自动执行控存中00号的微指令，产生控制台命令，其流程如下（01为取指微指令的地址）：图110模拟机的设计与实现2.2.3内存映象本设计的工作程序的内存映象(装入起始地址00H)如下：地址(二进制)内容(二进制)助记符说明十六进制代码0000000000000000IN将输入数据送R0寄存器00000000000100010000ADD[OAH]01100000001000001010RO+[0AH]—>R0020A0000001100100000STA[0BH]03200000010000001011R0—>[0BH]040B000001

6、0100110000OUT[0BH]05300000011000001011[0BH]—>LED060B0000011101000000JMP010740000010000000000101H—>PC08010000101000000001输入自定的数据0A012.2.4微程序微程序（主要ADD部分）微地址S3S2S1S0MCNWEA9A8ABCUA5…UA0（后续地址）十六进制代码030000000011100000000001000300E004040000000010110000000001010400B005050000000110100010000001100501A

7、2060610010101100110100000000106959A01090000000111101101100000110901ED8310模拟机的设计与实现2.3设计流程图10模拟机的设计与实现二．课程设计具体实现步骤3.1按照图2连线图23.2.微指令代码联机写入程序（微指令），按照实验要求的规定格式，将机器指令及微指令二进制代码表编辑成十六进制的文件。微指令代码如下：$M00018110$M0700E00D$M0E00E00F$M15070A01$M0101ED82$M08001