计算机硬件课程设计报告——拓展接口的复杂模型机设计

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1、计算机硬件课程设计报告——拓展接口的复杂模型机设计学院：计算机科学与工程学院专业：计算机科学与技术班级：组员1：组员2：起止时间：目录一、实验目的··············································3二、实验内容··············································3三、实验思路··············································3四、实验原理························

2、······················3五、实验步骤·············································10六、实验设计·············································11七、实验心得·············································14一、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、实验内容搭建一台有拓展接

3、口的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

4、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（1）数据格式8位。（2）指令格式：指令系统应包括：算术逻辑运算指令、访存指令、控制转

5、移指令、I/O指令、停机指令。一般指令格式如下：OP-CODE（4位）RS（2位）RD（2位）DATA/ADDR（8位）其中RS、RD可以是R0、R1、R2中任一个，它们的代码分别为00、01、10。DATA为立即数，ADDR为内存地址。（3）指令系统：读写端口指令：PINPORT，RDPOUTRS，PORT访存指令：LOAD[ADDR]，RDSTARS，[ADDR]读取立即数指令：MOVDATARD算术运算指令：ADDRS，RDSUBRS，RD逻辑运算指令：XORRS，RDANDRS，RDNOTRD跳转指

6、令：JMPADDRJZADDR停机指令：HALT运行微程序PC->ARPC+1RAM->BUSBUS->IRRAM->BUSBUS->ARPC->ARPC+1RS->BUSBUS->RAMRAM->BUSBUS->ARPC->ARPC+1RAM->BUSBUS->RDRAM->BUSBUS->RDPC->ARPC+1RS->LDDR1RD->LDDR2LDDR1-LDDR2->RDRS->LDDR1RD->LDDR2LDDR1+LDDR2->RDRS->LDDR1RD->LDDR2LDDR1异或LDDR2-

7、>RDRS->LDDR1RD->LDDR2LDDR1与LDDR2->RDP（1）LOADSTAMOVADDSUBXORANDRD->LDDR2LDDR2取非->RDRAM->BUSBUS->PCPC->ARPC+1PC->ARPC+1P（3）测试后续地址20H30H读出地址送PC20H复位YN0101NOTJMPJZ右边接下图左边接上图2、指令微操作流程3、微指令格式微指令为24位2进制编码，其中24位分配及编码方式如下：（1）第24位至第19位分配方式：242322212019S3S2S1S0MCn第24

8、位至第19位编码方式方式：（2）第18位至第16位分配方式：181716WEA9A8第18位至第16位编码方式方式：WEA9A8功能000INPUT001RAM读101RAM写110LED,写接口011无010写接口（3）第15位至第7位分配方式：151413121110987ABC第15位至第7位编码方式：A字段：151413选择000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD1