组成原理课设报告--李东阳

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1、课程设计课程名称计算机组成原理题目复杂模型机设计与实现专业计算机科学与技术（交通信息工程）班级24021003姓名李东阳同组人员张英楠、项召辉杨晓光指导教师兰勇2012年12月18S目录一、课程设计题目3二、课程设计目的和任务3设计目的3设计任务3三、硬件设计实现3四、模型机的设计与实现内容34.1数据格式34.2指令格式34.3指令系统44.3.1复杂模型机指令系统.4五、总体设计95.1设计复杂模型机的监控软件95.2设计数据通路图95.3设计微程序流程错误!未定义书签。5.4转换格式125.5设计指令执行流程135.6微指令代码化145.7接线15六、组装与调试16写微程序和程序1

2、6调试运行程序16七、系统测试17八、收获与体会18附录18参考文献19课程设计题目模型机设计与实现。课程设计目的和任务设计目的（1）巩固和加深课堂所学的计算机硬件系统知识；（2）学习和掌握一般的硬件系统的设计方法；（3）掌握计算机各模块的原理和相互关系，建立计算机整机概念（4）利用基本模型机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型,掌握CPU的基木结构和控制流程，掌握指令执行的基木过程。设计任务首先设计的规定项目采用五条机器指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件转移）。作为一台简单模型机，利用设计的模型机设计一个进行两个数求和运

3、算的测试验证程序，验证模型机的功能。然后设计一台复杂模型机的指令系统，将以R0内容K为地址的内存单元内容X与指令中所带数据Y,执行（X+2）㊉歹，结果存入以N为间接地址的内存单元。所需数据共有3个，分别是X、2、Y,数据X的寻址方式为寄存器间接寻址，数据2为立即寻址，数据Y也为立即寻址。三、硬件设计实现TDN—CM++计算机组成原理教学实验系统一台，微机，虚拟软件，排线若干。模型机的设计与实现内容数据格式模型机采用定点补码表示法表示数据，且字长为八位，其格式如下:指令格式7654321符号尾数包括算术逻辑指令、I/O指令、访问存储器及转移指令和停机指令。（A）算术逻辑指令格式D7D6D5

4、D4D3D2DIDOOPCODERsRd其中，OP—CODE位操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器，且选中的寄存器（Rs或Rd）ROR1R2寄存器的编码000110（B）访问存储器及转移指令D7D6D5D4D3D2DIDOD7DOOPCODEMOP—CODERdD其中，OP—CODE为操作码，Rd为目的寄存器，D为位移量（正负均可）,M为寻址方式，其定义如下：寻址方式有效地址说明00E=D直接寻址01E=(D)间接寻址10E=(RI)+DRI变址寻址11E二(PC)+D相对寻址本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2o（C）I/O指令输入和输出指令釆用单字节指令，其格式如下:D7D

5、6D5D4D3D2DIDOOP—CODEADDRRD（D）停机指令这类指令只有一条，用于实现停机操作:D7D6D5D4D3D2DIDO011000004.3指令系统4.3.1简单模型机指令系统1）设计五条机器指令:IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT助记符操作码地址码功能说明IN00000000无数据开关tRoADDA00010000xxxxxxxxR0+(A)->R0STAA00100000xxxxxxxxR0—(A)OUTA00110000xxxxxxxx(A)—LEDJMPA01000000xxxxxxxxA—PC（输出）、JMP（无条件转移），指令格式如下表

6、:IN为单字长指令（本实验中一个字长为8位），含义为将数据开关的8位数据放入R。寄存器。其它四条指令都为双字长指令，第一个字节为操作码，第二个字节为操作数地址，寻址方式为直接寻址。ADD指令的含义是将R。寄存器的内容与内存地址为A的数据相加，结果放入R。寄存器。STA指令的含义是将R°寄存器的内容存储到以A为地址的内存单元中。OUT指令的含义是将内存地址为A的数据读出并显示在数码管上。JMP指令的含义是使程序无条件转移到A所指定的地址继续执行。2）设计微指令格式24—21201918171615—1312—109—7654321S3S2S1S0MCnWEAgAsABCMA5MAoAgAg

7、字段定义如表3：A.A8含义00SW-B01CE10LED-B11无效A字段定义如下表:151413含义000无效001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDARLDRi：寄存器输入选屮，具体选择同指令寄存器（TR）的最低2位（T1,TO）配合,当II,10=00时为输入到R0寄存器;II,10=01时为Rl；II,10=10时为R2。LDDR1：暂存器DR1选中。LDDR2：暂存器DR2选中