计算机组成原理课程

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1、计算机组成原理课程计算机科学与技术0601班姓名：刘佳学号：0699020103同组其他人员（徐静蕾、赵雯、卢燕妮、王大伟、焦彤）日期：2009年1月11日CPU综合设计目录一、教学目的、任务与实验设备31.学习目的32.学习任务33.设计34.调试35.实验设备3二、CPU指令系统的拟定31.指令格式32.寻址方式43.指令类型5三、运算器的设计91、SN74181的引脚框图：92.引脚功能：103、SN74181功能表10四、数据通路结构的建立121、部件设置132、总线与数据通路结构133、各类信息的传送路径144

2、、微命令的设置16五、组合逻辑控制器的设计171.功能描述和结构172.输入、输出端口定义173.指令译码器184、时序发生器215、编码器226、程序计数器的设计............................................................................................................247、微操作信号发生器24六、下载调试和验证24(1)实验接线25(2)连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。26(3)写微程序和程序26(4)

3、运行程序29(5)采用单步或连续运行方式执行机器指令，参照机器指令及微程序流程图，将实验现象与理论分析比较29七、设计总结29八、参考文献30一、教学目的、任务与实验设备1.学习目的从计算机的基本概念、基本组成及基本功能着手，对计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理进行学习，掌握有关软、硬件的基本知识，尤其是各基本组成部件有机连接构成整机系统的方法，为培养自身对计算机系统的分析、设计、开发和使用能力打下基础。通过本门课程的学习，能在自己的脑中建立计算机的整机概念。2.学习任务掌握数字化信息编码及运算方法，运算器的逻

4、辑构成；熟悉半导体存储器、磁表面存储器基本原理，掌握存储体系构成；掌握寻址和指令系统；熟悉中央处理器组成、时序控制方法，掌握控制器设计技术；熟悉系统总线和I/O系统。3.设计根据课程设计要求，分别建立CPU的指令系统，利用运算器设计实验结果，设计组合逻辑控制器，设计数据通路结果框图等。4.调试把设计结果下载到实验版上，通过执行指令对设计进行验证5.实验设备(1)PC机一台(2)DVCC试验箱(3)各种实验多需要的跳线，连接线等二、CPU指令系统的拟定1.指令格式模型机采用定长的指令格式，每条指令16位字长，占据一个存储单

5、元。由于指令字长有限，采用寄存器寻址，即指令格式给出寄存器号，根据不同的寻址方式形成相应的地址。模型机的指令格式有三类：(1)双操作数值令格式1512119865320操作码寄存器号寻址方式寄存器号寻址方式目的源四位操作码可以表示16种操作。(2)单操作指令格式15121165320操作码（可扩展）寄存器号寻址方式目的(3)转移指令格式151211986543210操作码寄存器号寻址方式N’Z’V’C’转移地址转移条件2.寻址方式模型机的特点是指令中直接给出寄存器编号，供CPU访问。可编程的寄存器包括寄存器R0~R3，堆

6、栈指针SP，程序计数器PC，程序状态字PSW，针对同一种寻址防护四编码，指定不同的寄存器，派生出多种不同的寻址方式。模型机的常用的寻址方式：类型编号寻址方式助记符可指定的寄存器定义0型(000)寄存器寻址RR0~R3，SP，PC，PSW寄存器的内容为操作数1型(001)寄存器间址(R)R0~R3寄存器的内容为操作数地址2型(010)自减型寄存器寻址-(R)-(SP)R0~R3寄存器内容减1后的操作数地址SP内容减1后为堆栈地址3型(011)立即/自增型寄存器寻址(R)+(SP)+(PC)+R0~R3寄存器的内容为操作数的

7、地址，访问该地址后寄存器内容加1SP内容为栈顶地址，出栈后SP加1PC内容为立即数地址，取数后PC内容加14型(100)直接/间接寻址@(R)+@(PC)+R0~R3寄存器的内容为间接地址，访问地址后寄存器内容加1PC内容为间接地址，访问后PC内容加15型(101)变址/相对寻址X(R)X(PC)R0~R3变址寄存器内容与形式地址之和为操作数地址PC内容与位移量之和为有效地址6型(110)跳步SKP执行再下条指令在正式编码中就可以用该表中的类型来指定相应的寻址方式。1.指令类型根据模型机的指令格式，操作码有4位，线设置了

8、15种指令(其中两种指令共用一个操作码)，余下的两种操作码组合可以供扩展。按操作数的多少，把模型机的指令分为双操作数指令和但操作数指令两大类；按指令本身的功能，把这写指令分为传送，运算，转移等3类。模型机的指令类型如下表：操作码助记符含义操作码助记符含义00000001001000110100010101100111