复杂模型机组成原理

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1、北华航天工业学院课程设计报告摘要随着科技的日益发展，计算机行业成长迅速，为了更好的使用计算机，了解它的运行过程至关重要。本课程设计利用EL-JY-II型计算机组成原理实验系统以及若干排线，连线设计完成了一个复杂模型机的组成，模拟计算机的运行过程。课程设计中构造了一个指令系统，实现了比较完整的模型机功能。关键词：计算机模型机指令15北华航天工业学院课程设计报告目录第1章绪论11.1设计目的11.2设计意义11.3课程设计的主要内容和要求11.4实验的环境1第2章系统设计与实现22.1模型机结构框图22.2工作原理32.2.1数据格式32.2.2指令格式32.2.3指令系

2、统52.2.4设计微代码62.2.5实验微代码82.3程序代码92.4实验内容介绍102.5系统实现步骤102.6测试用例132.7硬件连线图14第3章总结15参考文献1615北华航天工业学院课程设计报告第1章绪论1.1课程设计的背景和意义1.1.1课程设计的目的综合运用运算器、控制器、存储器、输入输出系统、总线等部件和辅助电路，完成一个较完整的模型计算机设计和实现（包括硬件和软件）。1.1.2课程设计的意义通过课程设计对计算机组成和系统结构的基础知识进行全面的掌握，培养独立分析、研究、开发和综合设计能力。1.2课程设计环境与设备利用EL-JY-II型计算机组成与系统

3、结构实验系统。系统采用“基板+扩展板（CPU板）”形式；系统公共部分如数据输入/输出和显示、单片机控制、与PC机通讯等电路放置在基板上，微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路放置在扩展板上。1.3课程设计地点图书馆五楼嵌入式实验室15北华航天工业学院课程设计报告第2章指令系统概述本系统共有十四条基本指令，其中算术逻辑指令8条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条。如表2-1所示：表2-1微指令表汇编符号指令的格式功能MOVrd,rsADDrd,rsSUBrd,rsINCrdANDrd,rsNOTrdRORrdROLrd1000rsrd1001rsr

4、d1010rsrd1011rdrd1100rsrd1101rdrd1110rdrd1111rdrdrs→rdrs+rd→rdrd-rs→rdrd+1→rdrs∧rd→rd对rd求反rd循环右移rd循环左移MOV[D],rdMOVrd,[D]001000rdD001001rdDrd→[D][D]→rdMOVrd,DJMPD000001rdD00001000DD→rdD→PCINrd,KINOUTDISP,rd010010rd010001rdKIN→rdrd→DISP15北华航天工业学院课程设计报告第3章微指令代码3.1微代码设计3.1.1存储器读操作（MRD）拨动清零开

5、关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“00”时，按“单步”键，可对RAM连续读操作。3.1.2存储器写操作（MWE）拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“10”时，按“单步”键，可对RAM连续写操作。3.1.3启动程序（RUN）拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“11”时，按“单步”键，即可转入到第01号“取指”微指令，启动程序运行。本系统设计的微程序字长共24位，其控制位顺序如表3-1所示：表3-1微代码控制位顺序表24232221201918171615141312

6、1110987654321S3S2S1S0MCnWE1A1BF1F2F3uA5uA4uA3uA2uA1uA0F1、F2、F3三个字段的编码方案如表3-2所示：表3-2编码方案表F1字段F2字段F3字段151413选择121110选择987选择000LDRi000RAG000P1001LOAD001ALU-G001AR010LDR2010RCG010P3011自定义011自定义011自定义100LDR1100RBG100P2101LAR101PC-G101LPC110LDIR110299-G110P4111无操作111无操作111无操作15北华航天工业学院课程设计报告微

7、程序流程图如下图所示。图3-1微程序流程图15北华航天工业学院课程设计报告第4章实验微代码实验微代码如表4-1所示：表4-1微代码表微地址（8进制）微地址（2进制）微代码（16进制）00000000007F8801000001005B4202000010016FFD06000110015FE507000111015FE510001000005B4A11001001005B4C12001010014FFB13001011007FC11400110001CFFC20010000005B6522010010005B4723010011005B4624010