组成原理课程设计优秀实验报告

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1、西安科技大学计算机组成原理课程设计设计说明书题目模型计算机设计院、系(部)计算机学院计算机科学与技术系专业及班级计算机科学与技术专业0803班姓名、学号杨宇0808030316姓名、学号熊健0808030312实验箱号4001830指导教师薛萍日期2010年12月30号-14-一、模型计算机设计任务1.1设计目的建立清晰完整的整机概念；学习设计与调试计算机的基本方法与步骤；培养严谨的科研作风和独立工作能力。1.2设计任务综合运用所学计算机原理知识，按给定的指令系统和数据格式，在所提供设备的范围内，设计一台字长八位的由微程序控制器来控制的模型计算机。设计并实现较为

2、完整的八位模型计算机。设计微程序控制器的逻辑原理图；设计微地址转移的逻辑电路图；设计微程序流程图；设计说明书。1.3设计指标字长八位；时钟源MF=QB=1us；内存容量不得小于28；指令系统不得小于十四条。要求算术逻辑指令七条，访问内存和程序控制指令四条，输入输出指令两条，其他指令一条。1.4实验类型设计型实验1.5实验设备CM++实验仪一台；计算机一台；集成电路芯片及排线若干。二、模型计算机系统指令设计2.1数据格式数据采用定点整数补码表示，字长为八位，其格式如下：76543210符号尾数1、算术逻辑指令算术逻辑指令用单字节表示，寻址方式采用计算器直接寻址，其

3、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，并规定：RS或RD选定的寄存器000110R0R1R22、访问指令及转移指令模型机设计两条访问指令，即存数（STA）、取数（LDA），两条转移指令，即无条件转移（JMP），结果为零或有进位转移（BZC），指令格式如下：7654321000MOP-CODERDD-14-其中OP-CODE为操作码，RD为目的寄存器地址（LDA、STA指令使用）。D为位移量(正负均可)，M为寻址方式，并规定：M寻址方式00011011直接寻址间接寻址变址寻址相对寻址并规定变

4、址寄存器RI指定为寄存器R2。3、I/O指令输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：76543210OP-CODEaddrRD其中addr=01时选中“INPUTDEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=11时选中“OUTPUTDEVICE”中的数码快作为输出设备。4、控制台指令为方便调试，且能写入数据和程序，以及显示内存中的数据，本模型机设计了两条控制台指令，它们由两个开关SWA，SWB的状态来定义，规定：SWASWB控制台指令00KRE（读内存）10KWE（写内存）11RP（启动主程序）（1）KWE写内存：其功能是把控制台数据开关的

5、内容作为程序或数据写入由地址灯指示的内存单元。（2）KRE读内存：其功能是把控制台数据开关的内容作为程序地址，送入地址寄存器，然后以该单元为起始地址，连续读出所有单元的内容。内存单元以及该单元的数据由控制台上的数据灯给出。（3）RP启动程序：其功能是将数据开关的内容作为程序地址送入PC，然后转入公操作。5、停机指令停机指令格式如下：76543210OP-CODE0000HALT指令，用于实现停机操作。2.2系统指令设计本模型机共设计有十六条基本指令。其中算术逻辑指令七条，位移指令两条，访问内存和程序控制指令四条，输入/输出指令两条，其他指令一条。下表列出各条指令

6、的格式、助记符及功能：助记符指令格式功能CLRRDMOVRS,RDADCRS,RDSBCRS,RD011100RD1000RSRD1001RSRD1010RSRD0→RDRS→RDRS+RD+CY→RDRS-RD-CY→RD-14-INCRDANDRS,RDCOMRDRRCRS,RDRLCRS,RD1011RD1100RSRD1101RD1110RSRD1111RSRDRD+1→RDRS∧RD→RDRD→RDRS通CY循环右移后→RDRS通CY循环左移后→RDLDAM,D,RDSTAM,D,RDJMPM,DBZCM,D00M00RDD00M01RDD00M10D

7、00M11D(E)→RDRD→(E)E→PC当CY=1或Z=1时E→PCINaddr,RD010001RD(addr)→RDOUTaddr,RD010110RDRD→(addr)HALT01100000停机三、模型计算机总体设计3.1系统简介本系统是一台八位模型计算机，它由微程序控制器，数据通路，时序发生器等三大部分组成。它有十六条基本指令，其中算术逻辑指令七条，位移指令两条，访问内存指令和程序控制指令四条，输入/输出指令及停机指令。采用二进制代码开关作为输入设备，实现人机对话。3.2主要部件工作原理本次设计的核心是微程序控制器的设计。对一台数字计算机基本上可以

8、分为两大部分，即控制部件