计算机组成原理的课程设计

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1、计算机组成原理的课程设计目录1．设计任务与要求………………………………………51.1课程设计的背景及目的…………………………………51.2课程设计的任务………………………………………51.3实验设备……………………………………………51.4课程设计的基本原理…………………………………51.4.1数据格式………………………………………51.4.2指令设计………………………………………51.4.3指令格式………………………………………51.4.4指令系统………………………………………72．设计方案…………

2、…………………………………83．详细设计……………………………………………133.1累加求和…………………………………………133.2异或算法…………………………………………164．设计结果及分析……………………………………184.1累加求和的设计结果…………………………………184.1.1输入数据………………………………………184.1.2输出结果………………………………………184.2异或运算的设计结果…………………………………194.2.1输入数据………………………………………194.2.2输出

3、结果………………………………………205．成员分工及工作情况…………………………………216.实验总结……………………………………………227.附录……………………………………………231设计任务与要求1.1课程设计的目的本课程设计是在完成计算机组成原理分解实验的基础上，来进行模型计算机的整机实验。通过模型机的设计、组装和调试，连贯运用“计算机组成原理”课学到的知识，建立计算机整机的概念，加深对计算机“时空”概念的理解，掌握设计和调试计算机的基本步骤和方法，提高应用集成电路的基本技能，培养和提高学生独

4、立工作的能力、分析问题和解决问题的能力。1.2课程设计的任务1．掌握常用的集成电路芯片的工作原理、特性和应用；2.按现有实验室提供的条件，设计模型计算机的结构，组成，数据格式、指令系统、微指令系统；3．设计一个具有微程序控制器的计算机系统；4．在组装调试成功的基础上，整理出设计说明书和其它文件（包括：指令系统、总体图、整机电路逻辑图、元件排列图、操作流程图、操作时间表、微指令格式和微程序），撰写要简明扼要、文理通顺、图表清晰、结论正确的课程设计总结报告。1.3实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一

5、套。1.4课程设计的基本原理下面讲述一下模型计算机的数据格式及指令系统。1.4.1数据格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据，字长为8位，8位全用来表示数据（最高位不表示符号），数值表示范围是：0≤X≤28－1。1.4.2指令设计模型机设计三大类指令共十五条，其中包括运算类指令、控制转移类指令，数据传送类指令。运算类指令包含三种运算，算术运算、逻辑运算和移位运算，设计有6条运算类指令，分别为：ADD、AND、INC、SUB、OR、RR，所有运算类指令都为单字节，寻址方式采用寄存器直接寻址。控制转移类

6、指令有三条HLT、JMP、BZC，用以控制程序的分支和转移，其中HLT为单字节指令，JMP和BZC为双字节指令。数据传送类指令有IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA共6条，用以完成寄存器和寄存器、寄存器和I/O、寄存器和存储器之间的数据交换，除MOV指令为单字节指令外，其余均为双字节指令。1.4.3指令格式所有单字节指令（ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT和MOV）格式如下：76543210OP-CODERSRD其中，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器，并

7、规定：RS或RD选定的寄存器00011011R0R1R2R3IN和OUT的指令格式为：7654(1)32(1)10(1)7-0(2)OP-CODERSRDP其中括号中的1表示指令的第一字节，2表示指令的第二字节，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器，P为I/O端口号，占用一个字节，系统的I/O地址译码原理见图1-1（在地址总线单元）。图1-1I/O地址译码原理图由于用的是地址总线的高两位进行译码，I/O地址空间被分为四个区，如表1-1所示：表1-1I/O地址空间分配A7A6选定地址

8、空间00IOY000-3F01IOY140-7F10IOY280-BF11IOY3C0-FF系统设计五种数据寻址方式，即立即、直接、间接、变址和相对寻址，LDI指令为立即寻址，LAD、STA、JMP和BZC指令均具备直接、间接、变址和相对寻址能力。LDI的指令格式如下，第一字节同前一样，第二字节为立即数。7654(1)32(1)10(1)7-0(2)OP-CODERSRDdataLAD、STA、JMP和BZC指令格式如下：7654(1)32(1)10(1