计算机组成原理课程设计---基本模型机的设计——加减法指令的实现

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1、 1 目录目录 课程设计任务书课程设计任务书 . 1 1.设计目的及设计原理 3 1.1 设计目的 . 3 1.2 设计原理 . 3 2.模型机的逻辑框图 3 3.指令系统及其指令格式. 4 3.1 指令系统 . 4 3.2 指令格式 . 6 4.微程序的设计及其实现的方法 7 4.1 微指令格式的设计 7 4.2 后续微地址的产生方法 . 7 4.3 微程序入口地址的形成 8 5.模型机时序分析 9 6.指令执行流程 11 7.源程序,程序的指令代码及微程序 .11 7.1 源程序.11 7.2 程序的指令代码 12 7.3 微程序 .12 8.实现过程13 9.课程设计总结 19 2 课程

2、设计任务书课程设计任务书 学生姓名：学生姓名： 陈千陈千 专业班级：专业班级： 物联网物联网 11031103 班班 指导教师：指导教师： 程艳芬程艳芬 工作单位：工作单位：计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 题题 目目: : 基本模型机的设计基本模型机的设计加减法指令的实现加减法指令的实现 初始条件：初始条件： 理论：理论：学完“电工电子学” 、 “数字逻辑” 、 “汇编语言程序设计”、和“计算机组 成原理”课程，掌握计算机组成原理实验平台的使用。 实践：实践：计算机学院科学系实验中心提供计算机、实验的软件、硬件平台，在实 验中心硬件平台验证设计结果。 要求完成的主要任务要求完成的主要

3、任务: : （包括课程设计工作量及其技术要求， 以及说明书撰写等具体要求） 1、基本模型机系统分析与设计，利用所学的计算机组成原理课程中的知识和提供的 实验平台完成设计任务，从而建立清晰完整的整机概念。 2、 根据课程设计题目的要求， 编制实验所需的程序， 上机测试并分析所设计的程序。 3、课程设计的书写报告应包括： （1）课程设计的题目。 （2）设计的目的及设计原理。 （3）根据设计要求给出模型机的逻辑框图。 （4）设计指令系统，并分析指令格式。 （5）设计微程序及其实现的方法（包括微指令格式的设计，后续微地址的产生方 法以及微程序入口地址的形成） 。 （6）模型机当中时序的设计安排。 （7

4、）设计指令执行流程。 （8）给出编制的源程序,写出程序的指令代码及微程序。 （9） 说明在使用软件 HKCPT 的联机方式与脱机方式的实现过程 （包括编制程序中 加减法指令的时序分析， 累加器 A 和有关寄存器、 存储器的数据变化以及数 据流程） 。 （10）课程设计总结（设计的特点、不足、收获与体会） 。 时间安排：时间安排： 周一：熟悉相关资料。 周二：系统分析,设计程序。 周三、四：编程并上实验平台调试 周五：撰写课程设计报告。 指导教师签名：指导教师签名： 年年 月月 日日 系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 日日 3 模型机的设计模型机的设计加减法指令的

5、实现加减法指令的实现 1.设计目的及设计原理 1.1 设计目的 运用所学的知识，通过使用软件 HKCPT 掌握各个单元模块的工作原理，进一步将其 组成完整的系统，构成一台基本的模型计算机，并了解程序编译、加载的过程，以及通过 微单步、单拍调试理解模型机中的数据流向。 本实验主要是设计加减法指令的实现，将汇编语言程序设计，数字逻辑与或运算原 理以及计算机组成原理 3 方面的知识结合到一起利用此软件平台实现连续几个数的加减法 运算，从而了解逻辑运算运算单元的运行过程。 1.2 设计原理 CPU 是计算机的核心， 它是通过指令和微指令的执行来工作的。 指令是计算机要完成 的某一项功能，每一条机器指令

6、对应到执行的过程中是一段微程序。一段微程序含多条微 指令，而一条微指令又含多个微命令。一个微命令驱动某个硬件部件执行某种操作。通过 这样一个关系，从而达到由计算机指令来驱动计算机各个硬部件的协调工作以实现一条指 令的执行。 在之前的各个模块实验中，各模块的控制信号都是由实验者手动模拟产生的。而在 真正的实验系统中，模型机的运行是在微程序的控制下，实现特定指令的功能。在本实验 平台中，模型机从内存中取出、解释、执行机器指令都将由微指令和之相配合的时序来完 成，即一条机器指令对应一个微程序。 2.模型机的逻辑框图 简单的模型计算机是由算术逻辑单元、微程序单元、堆栈寄存器单元、累加器，启停、 时序单元、总线和存储器单元组成。 在模型机中，我们将要实现 RAM 的读写指令，寄存器的读写指令，跳转指令，ALU 的加、减、与、或指令。把通用寄存器作为累加器 A，进行左、右移等指令，整体构成一 个