计算机组成原理课程设计——简单模型机的微程序设计

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1、计算机组成原理课程设计 1-25 课课 程程 设设 计计 报报 告告 课程设计名称：课程设计名称： 计算机组成原理计算机组成原理 系系 ： 学生姓名：学生姓名： 班班 级：级： 学学 号：号： 成成 绩：绩： 指导教师：指导教师： 开课时间：开课时间： 学年学年 学期学期 计算机组成原理课程设计 2-25 一设计题目一设计题目 计算机组成原理课程设计简单模型机的微程序设计 二主要内容二主要内容 通过课程设计更清楚地理解下列基本概念： 1.计算机的硬件基本组成； 2.计算机中机器指令的设计 3.计算机中机器指令的执行过程； 4.微程序控制器的工作原理。 5.微指令的格式设计原则； 在此基础上设计

2、可以运行一些基本机器指令的微程序的设计 三具体要求三具体要求 数据传送指令 MOV RD,RS：(RS) （RD） 减法指令 SUB RD,RS： （RS）减（RD）（RD） 或指令 OR RD,（addr） ： （RD）或（addr）（RD） 异或指令 XOR RD,（addr） ： （addr）异或（RD）（RD） 与指令 AND RD,RS： （RS）与（RD）（RD） 其中的 RS、RD 可以是 R0、R1、R2 中的任一个。 四进度安排四进度安排 共 1.5 周 11 天的时间，具体安排如下： 12 天：对整个课程设计的内容做详细的讲解，并辅导学生完成课程设计指 导书的学习，使其掌握

3、和理解课程设计的核心内容； 35 天：学生在机房学习熟悉课程设计所使用的仿真软件，并深入了解该仿 真软件所实现的模型机的指令系统（原有的 5 条指令）和微程序设计方法； 69 天：在原有 5 条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试 设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令。 计算机组成原理课程设计 3-25 1011 天：根据自己设计的微程序系统写出相应的课程设计实验报告 五成绩评定五成绩评定 计算机组成原理课程设计 4-25 正文正文 一、模型机的 CPU 及系统硬件 基本模型机的 CPU 及系统硬件组成如图 1 所示： 图图 1 1 模型机的模型机的

4、 CPUCPU 及系统硬件组成及系统硬件组成 各部件的功能及控制信号如下： 运算器由算逻部件 ALU（8 位）、暂存器 DR1、DR2 及通用寄存器等组成。ALU 的功 能控制信号为 S3、S2、S1、S0、M、CN，可以实现 48 种算术和逻辑运算功能，如图 2 所示。 运算器为单总线结构，其输入端分别连接到暂存器 DR1 和 DR2，其装入数据的微命令 分别为 LDDR1 和 LDDR2， 当它们为 1 电平时由节拍脉冲 T4 将数据总线上的数据装入相应 计算机组成原理课程设计 5-25 的暂存器。R0、R1、R2 为通用寄存器。R0 的装入数据的微命令为 LDR0，R1 的装入数据 的微

5、命令为 LDR1， R2 的装入数据的微命令为 LDR2。 299 为实现移位运算的装置， 当 299B 微命令有效时，其数据端和数据总线连接。 控制器由程序计数器 PC、指令寄存器 IR、地址寄存器 AR、时序电路、控制存储器及 相应的译码电路组成。 程序计数器 PC 的功能是存放下一条指令的地址， 其输出是向地址寄存器提供要将执行 的指令在存储器中的地址。在提供地址后立即加 1，指向指令的下一个字节或下一条指令的 地址。其控制微命令有三个。当 LOAD=0 而 LDPC=1 时，由 T4 的正跳变将数据总线上的 数据装入 PC；当当 LOAD=1 而 LDPC=1 时 PC 的内容加 1；

6、当 PCB=1 时，PC 中的地址 信息送到数据总线上。 计算机组成原理课程设计 6-25 指令寄存器 IR 用于存放当前执行的指令。当微命令 LDIR=1 时，由节拍脉冲 T3 将数据 总线上的数据装入。 地址寄存器 AR 存放要从存储器中读出的数据或指令的地址或要向存储器写入数据或指 令的地址。当微命令 LDAR=1 时，由节拍脉冲 T3 将数据总线上的数据装入。 存储器 RAM 用于存放程序和数据。当片选信号 CE=0 时，如果 W/R 为 0，则根据 AR 中的地址，从存储器中读出数据并送到数据总线上；如果 W/R 为 1，则根据 AR 中的地址， 向存储器中写入数据总线上的数据。片选信号 CE 是由微指令中的有关字段（B1B0）译码 产生的。 模型机有两个外部设备： 输入设备是置数开关 SW， 用于设置数据或地址， 当微命令 SWB=0 时，设置的数据送到数据总线上；SWB