计算机组成原理课程设计报告-微程序设计

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1、计算机组成原理课程设计 I 目目 录录 1 课程设计的目的和要求 1 1.1 课程设计目的 . 1 1.2 课程设计的要求 1 2 实验设备 1 3 实验分析 1 3.1 指令译码电路分析 1 3.2 微地址形成分析 2 3.3 时序电路分析 4 3.4 运算器单元分析 6 3.5 寄存器单元分析 7 3.6 微控器电路分析 8 3.7 设计内容分析 . 10 4 实验设计 . 11 4.1 微程序控制电路 . 11 4.2 微指令格式 . 13 4.3 指令功能类别 . 13 4.4 微程序流程总框架 . 14 5 微程序详细设计 . 16 5.1 微程序流程框架 . 16 5.2 控制台流

2、程 . 17 5.3 每条指令的详细设计 . 19 6 机器指令程序 . 25 6.1 程序流程图 . 25 6.2 程序助记符形式 . 26 6.3 机器指令程序 . 26 6.4 程序的 CPI 27 7 实验步骤 . 28 7.1 线路连接图 28 7.2 程序微代码表 . 29 心得体会 . 31 参考文献 . 32 计算机组成原理课程设计 1 1 1 课程设计的目的和要求课程设计的目的和要求 1.11.1 课程设计目的课程设计目的 在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算 机。通过一个完整的 8 位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理

3、 课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学 的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。 1.2 1.2 课程设计的要求课程设计的要求 要求综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识，理解和熟 悉计算机系统的组成原理，掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法，掌握指令 系统结构设计的一般方法，掌握并运用微程序设计（Microprogramming）思想，在设计 过程中能够发现、分析和解决各种问题，自行设计自己的指令系统结构（ISA） ，并编写 相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。 2 2 实验设备实验设备 TDN-CM+计算机组成原理实验

4、教学系统一台， 排线若干。 本课程设计采用 TDN-CM+ 计算机组成原理实验系统，具备支持开放式实验教学方法的结构特点。实验系统采用部 件单元式结构，包括运算器、存储器、控制器、信号及时序控制、内总线、外总线、外 围接口及输入输出设备、大规模可编程逻辑器件等计算机功能部件的单元电路，用户可 使用排线连接方式或计算机电子自动逻辑设计方式，根据自己所设计的模型计算机结构 方案，来构造出不同结构及复杂程度的原理性计算机。 3 3 实验分析实验分析 3.1 3.1 指令译码电路分析指令译码电路分析 指令译码电路如图 3.1 所示 计算机组成原理课程设计 2 图 3.1 指令译码电路图 根据指令译码电

5、路得到以下公式： 144244 *1 *2 * *4S EI P TI P TTS WA P 254 344 *1 *2 * *4S EI P TI P TTS WB P 364 *1 *SEIPT 474 *1 *SEIPT 54 * 3* cz S EF FPT P(1)、P(2)、P(3)、P(4)为低电平有效，在 T4 脉冲到来之前，T4 为 0，当 T4 脉冲 到来时，T4 为 1；因此，在 T4 脉冲到来之前，有上述公式可知，SE1 SE5 都为 1，SE6 默认为 1。 3.2 3.2 微地址形成分析微地址形成分析 3.2.1 p(1)3.2.1 p(1)译码译码 14 S EI

6、 25 S EI 36 S EI 47 S EI 5 1S E，结果见表 3-1。 计算机组成原理课程设计 3 表 3-1 p(1)译码 机器指令（I7-I6） SE4 SE3 SE2 SE1 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1