计算机组成原理课程设计报告

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1、课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理系别：三系学生姓名：班级：学号：成绩：指导教师：开课时间：2012-2013学年二学期一．设计题目计算机组成原理课程设计——简单模型机的微程序设计二．主要内容1．通过使用作者开发的微程序分析和设计仿真软件，熟悉本文介绍的为基本模型机而设计的微程序的执行过程。必须充分理解并正确解释下列问题：⑴微程序中的微指令的各个字段的作用。哪些字段是不译码的，哪些字段是直接译码的，哪些字段又可以看成是字段间接编码的。答：不译码的是S3～B0字段；直接译码的是A、B、C字段；而间接编码的是uA6～uA1。⑵微程序中的微指令是否是顺序执行的，如果不是，那

2、么次地址是如何产生的。什么情况下，次地址字段才是将要执行的微指令的地址。答：微程序中的微指令不是顺序执行的，如果遇到P（1）～P（4）测试时，则根据机械指令，uA5～uA其他有关部件的内容，产生下一条微指令在空存中的微地址，是微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行等。例如遇到P（1）测试，则下一条微指令在空存中的微地址的4～1位是用次地址字段NA（4～1位）或指令寄存器IR（8～5位）所产生，下一条微指令的微地址仍为NA字段的6～5位。如果没有遇到P（1）～P（4）测试的话，那么次地址即为该微指令地址字段所指向的微地址。⑶在微程序中如何根据机器指令

3、中的相关位实现分支，据此，在设计机器指令时应如何避免和解释其它指令的微指令的微地址冲突。答：微程序中是根据测试程序的机器指令中的8～5位和微程序中后六位进行“或”运算来实现分支的。避免和解决与其它指令的微指令的微地址冲突的方法就是不用已经被其它微指令用过的微地址。⑷哪些微指令是执行所有指令都要用到的。答：01:00000101111011011000001002:000001001100000001010000⑸解释一条机器指令的微程序的各条微指令的微地址是否连续？这些微指令的微地址的安排的严重原则是什么？答：不连续。严重原则是将各条机器指令的入口微地址置于地址连续的地址单

4、元中，避免其它微指令乱用这一段地址。⑹为什么读写一次内存总要用两条微指令完成？答：因为W/R只有两种状态，即要么是读，要么是写，所以，要完成一次读写总要用两条微指令完成。⑺机器程序中的用到的寄存器是R0，是由机器指令中哪些位决定的？如果要用R1或R2，是否要改写微程序或改写机器指令？如果要，应如何改写？答：是由机器指令中的2～1位决定。如果要用到R1或R2，那么不需要改写微程序，但得改写机器指令的低两位，即2～1位，若要用到R1，则将其改为01，若要用R2，则将其改为10。2.在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程

5、序使其可以运行所有的机器指令。新增加的机器指令的功能是：①数据传送指令MOVRD，RS：(RS)→(RD)②减法指令SUB(addr1)，(addr2)：(addr1)减(addr2)→(RD)③异或指令XORRD，(addr)：(addr)异或(RD)→(RD)④求反指令NOTRS，RD：/(RS)→(RD)⑤新加法指令NADD(addr1)，(addr2)：(addr1)加(addr2)→(RD)三．具体要求写出课程设计报告，解释你的设计思想，比如，如何实现各指令的分支，如何重新安排各指令对应的微程序中的微指令的微地址，如何设计各微指令的编码。要求画出用微命令表示的微流

6、程图并适当加以解释。四．进度安排共1.5周11天的时间，具体安排如下：1~2天：对整个课程设计的内容做详细的讲解，并辅导学生完成课程设计指导书的学习，使其掌握和理解课程设计的核心内容；3~5天：学生在机房学习熟悉课程设计所使用的仿真软件，并深入了解该仿真软件所实现的模型机的指令系统（原有的5条指令）和微程序设计方法；6~9天：在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令。10~11天：根据自己设计的微程序系统写出相应的课程设计实验报告五．成绩评定根据课程设计过程中的认真程度（考勤情况、学习态度

7、等）、课程设计实验报告的质量以及设计出的微程序系统的质量综合判定六．正文（1）、模型机的CPU及系统硬件  基本模型机的CPU及系统硬件组成如图1所示：图1模型机的CPU及系统硬件组成各部件的功能及控制信号如下：运算器由算逻部件ALU（8位）、暂存器DR1、DR2及通用寄存器等组成。ALU的功能控制信号为S3、S2、S1、S0、M、CN，可以实现48种算术和逻辑运算功能，如图2所示。图274LS181功能表 程序计数器PC的功能是存放下一条指令的地址，其输出是向地址寄存器提供要将执行的指令在存储器中的地址。在提供地