计算机硬件系统设计课程设计

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1、课程设计报告课程名称：计算机硬件系统设计课程设计实验地点：4702专业班级：计Z1002班学号：学生姓名：张龙指导教师：王峥成　　绩：2013年6月24日至2013年7月5日计算机硬件系统设计课程设计目录计算机组成原理部分1复杂模型机的设计与实现1一、设计目的1二、实验设备1三、设计要求1四、设计内容6五、程序代码12计算机接口部分13汽车信号灯控制系统13一、设计目的13二、实验环境13三、设计要求13四、设计内容14五、程序代码18总结与心得24第25页计算机硬件系统设计课程设计计算机组成原理部分复杂模型机的设计与实现一、设计目的综合应用所学计算机组成原理和汇编语言知识

2、，设计并实现较为完整的模型计算机，培养学生独立分析和设计计算机硬件系统的能力。二、实验设备1.硬件环境：Dais-CMB+计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干，PC机。2.软件环境：操作系统，Dais-CMB+应用软件。三、设计要求3.1、设计任务1.熟悉实验环境，即实验中涉及的硬件和软件，掌握这些环境工具的功能和使用方法。本实验中主要是Dais-CMB+软件及其工作环境。Dais-CMB+计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。连接方法是：用二芯排线把位于实验装置左上方运算器的左下侧CYCZ接口与位于实验装置红色拨码开关右下方的FCFZ接口相连接。在联机状态下，首先

3、应打开mXj.abs，然后点击“!”图标进入链接装载，一旦屏幕自动弹出动态调试窗口表示代码及微代码下载已成功，已进入windows在线集成调试环境。2.综合应用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的模型计算机。3.使用模型计算机指令编制程序完成下列功能之一：（1）乘法运算。（2）除法运算。（3）连加和连减运算。4.将程序译成二进制代码，并将二进制代码写入主存。第25页计算机硬件系统设计课程设计3.2、拟定数据格式及指令系统1.数据格式模型机规定采用定点补码表示数据，且字长为8位，其格式如下：其中第7位为符号位，数值表示范围是：-128≤X≤127（定点整数），-1≤X<1

4、（定点小数）。2.指令格式模型机设计五大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访存指令、转移指令和停机指令。⑴算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：其中，OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：⑵访存指令和转移指令模型机设计2条访存指令、即存数指令（STA）、取数指令（LDA）；2条转移指令，即无条件转移指令（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC），指令格式为：第25页计算机硬件系统设计课程设计其中，OP-CODE为操作码，rd为目的寄存器地址（LDA、STA指令使用）。D为形式地

5、址，如为位移量，正负均可，M为寻址模式，其定义如下：模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。⑶I/O指令输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：其中，addr=01时，选中“INPUTDEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“OUTPUTDEVICE”中的LED作为输出设备。⑷停机指令HALT指令，用于实现停机操作，指令格式如下：3.指令系统模型机有16条基本指令，其中算术逻辑运算指令9条，访问内存指令2条，程序控制指令2条，输入输出指令2条，其它指令2条。表1列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。表1指令格式第25页计算机硬件

6、系统设计课程设计4．微指令格式微指令字长32位，格式如下所示：A字段B字段第25页计算机硬件系统设计课程设计说明：DDR1表示LDDR1DDR2表示LDDR25．模型计算机数据通路框图模型计算机数据通路框图如图1所示：图1模型机数据通路框图6．微程序设计按照系统建议的微指令格式和模型计算机数据通路框图，分析指令流程，为每条机器指令编制微程序，并和系统自带的微程序比较（在复位后，输入“3”，按“装载”，可将系统微程序装入）。编制微程序实现新指令的功能。第25页计算机硬件系统设计课程设计四、设计内容4.1、基本内容1.试验箱系统图2.程序流程图第25页计算机硬件系统设计课程设计

7、3.分析微指令执行序列首先通过代码在指令流程图中找到对应项，然后再在系统控存内容找出对应的32位指令程序，然后再根据拟定好的数据格式和指令系统对微指令进行分析。表1系统控存内容地址代码功能00空操作01PC→AR,PC+102RAM→IR按B转03RAM→DR1040080C038RAM→AR按B转05C0RAM→AR06E0RAM→DR107CRI→DR208DR1+DR2→AR09DR1+DR2→DR1按B转0AD0RAM→DR10BPC→DR20CA00008B0RD→DR20DDR1+DR2→RD？0E空操