1、 课 程 设 计 说 明 书课 程 设 计 说 明 书 题目: 计算机组成原理课程设计 院 系： 计算机科学与工程学院 专业班级： 电子仪器 10-1 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2013 年 1 月 9 日 I 课程设计（论文）任务书 计算机科学与工程 院系 硬件 教研室 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 设计基本模型机的指令系统实现异或，乘除等程序 设 计 技 术 参 数 计算机组成原理教学实验仪一台，排线若干； PC 机一台 DJ-CPT816 组成原理实验软件 模型机的指令系统，微程序，微指令，程序 设 计 要 求 设计基本模型机的指令系统（包括逻辑与，逻辑或，算术加，减
2、运算，输入， 输出，转移，传送指令） 在已编写的指令系统上设计程序 按时提交设计报告 工 作 量 论文不少于 15 页，附带必要的图表 工 作 计 划 设计课一：分析设计要求，制定设计计划，完成指令系统设计，并在 CPTH 实 验软件 中形成.mic 文件 设计课二：分析设计编写程序 设计课三：在微机和试验仪的支持下，调入指令系统和程序，运行，测试，完 成系统的设计 设计课四：提交设计报告 参 考 资 料 1李敬兆. 8086/8088 和基于 ARM 核汇编语言程序设计 2清华大学出版社.计算机组成原理与设计实验指导 3白中英.计算机组成原理 指导教师签字 教研室主任签字 2013 年 1
3、月 9 日 II 摘要 在飞速发展的科技社会中，计算机被应用到各行各业，各个领域中。人们渐渐地步 入自动化、智能化的生活阶段。本次计算机组成原理课程设计课题是基本模型机的设计 与实现。 利用 CPU 与简单模型机来实现计算机组成原理课程及实验中所学到的实验原理 和编程思想，硬件设备自拟，编写指令的应用程序，用微程序控制器实现了一系列的指 令功能， 最终达到将理论与实践相联系。 本次设计完成了各指令的格式以及编码的设计， 实现了各机器指令微代码，设计基本模型机的指令系统（包括逻辑与，逻辑或，算术加， 减运算，输入，输出，转移，传送指令） ，形成具有一定功能的完整的应用程序。 简言之，这次设计，计
4、算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU 从内存 中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完 成，即一条机器指令对应一条微程序，一条微程序又有若干微指令组成，一条微指令的 功能由 24 位操作信号（即控制位）实现。 这一课题的实现不仅使我们对各种微指令有了熟练的掌握， 更对有关知识的深入学 习打下基础。 关键词：指令系统，微指令，机器指令 III 目录 1.系统分析 . 1 1.1 设计背景 . 1 1.2 模型机寻址方式 3 1.3 设计目标 . 3 2.系统设计 . 4 2.1 模型机的指令设计 . 4 2.2 模型机的微指令设计 . 5 2.3 异
5、或程序设计 9 3.系统实现 . 10 3.1 程序编写 . 10 3.2 程序分析 . 10 3.3 调试结果 . 11 3.4 程序补充 . 12 4.总结 14 4.1 设计体会 . 14 4.2 系统改进 . 15 参考文献 16 -1- 1.系统分析 1.1 设计背景 通过计算机组成原理理论课和几次实验的学习，尝试设计八类机器指令，并编写相 应的微程序，完成由基本单元电路构成一台基本模型机，再经过调试指令和模型机使其 在微程序的控制下自动产生各部件单元的正常工作控制信号。 本课程设计的模型机的指令码为 8 位，根据指令类型的不同，可以有 0 到 2 个操作 数，指令码的最低两位用来选
6、择 R0-R3 寄存器。在微程序控制方式下，用指令码作为微 地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。在本模型机中，一条指令最多分 为四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑， 实现模型机的各种功能。模型机有 24 位控制位以控制寄存器的输入输出，选择运算器 的运算功能，存储器的读写。 简言之，这次设计，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU 从内存 中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完 成，即一条机器指令对应一条微程序，一条微程序又有若干微指令组成，一条微指令的 功能由 24 位操作信号（即控制位）实现。 24 位控制位分别介绍如下： XRD：外部设备读信号，当给出个外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。 EMWR：程序存储器 EM 写信号 EMRD：程序存储器 EM 读信号 PCOE：将程序计数器 PC 的值送到地址总线 ABUS 上 EMEN：将程序存储器 EM 与数
