电子计算机组成原理课程设计---模拟机的设计与实现

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1、 课课 程程 设设 计计 课程名称 电子计算机组成原理 题目名称 模拟机的设计与实现 专业班级 08 计算机科学本（1） 学生姓名 学 号 指导教师 二一年六月二十二日 模拟机的设计与实现 2 目录目录 一 程序设计概述 3 1.1 课程设计目的 3 1.2 课程设计任务和基本要求 . 3 二 模型机的具体设计 3 2.1.设计目标 3 2.2.设计原理 3 2.2.2 控制台命令流程图 4 2.2.3 内存映象 . 5 2.2.4 微程序 . 5 三 课程设计具体实现步骤 7 3.1 按照图 2 连线 7 3.2.微指令代码 7 3.3 分析 8 3.4 联机实现 8 3.5 结果分析 8

2、四设计心得 8 五. 参考文献 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 模拟机的设计与实现 3 一一程序设计概述程序设计概述 1.1 课程设计目的课程设计目的 通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微 程序控制器的设计、 微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解， 加深对理论课程的 理解。为今后的科研打下扎实的基础。 1.2 课程设计任务和基本要求课程设计任务和基本要求 （1）按给定的数据格式和指令系统，理解为程序控制器的设计原理。 （2）设计给定机器指令系统遗迹微程序流程图，安慰指令格式写出微程序的微指令代 码。 （3）连接逻辑电路，完成启动、测试

3、、编程、校验和运行，并观测运行过程及结果。 （4）将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块联机，组成一台模拟计算机。 （5）用微程序控制器控制模型机的数据通路。 （6）通过在模型机上运行由机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系， 建立计算机的整机概念，掌握计算机的控制机制。 按指定应用项目进行汇编指令格式及功能设计，并设计相应的机器指令代码，按照模型 及数据通路设计实现机器指令功能的微程序。 二二模型机的具体设计模型机的具体设计 2.1.设计目标设计目标 设计一台模型机实现 IN(输入)、ADD(加法)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件 转移)指令系统。并通过给定的

4、工作程序验证上述指令系统。 2.2.设计原理设计原理 2.2.1 机器指令机器指令 本设计实现的模型机共包含五条机器指令：IN(输入)、ADD(加法)、STA(存数)、OUT(输 出)、JMP(无条件转移)，其指令格式如下(前 4 位为操作码)： 模拟机的设计与实现 4 助记符 机器指令码 （二进 制） 说明 微程序 的入口 地址 （八进制） IN 00000000 “INPUT DEVICE”中的开关 状态R0 10 （取指 令后续 微指令默认地址为 10） ADD addr 00010000 XXXXXXXX RO+addr R0 11 STA addr 00100000 XXXXXXXX

5、 ROaddr 12 OUT addr 00110000 XXXXXXXX addrLED 13 JMP addr 01000000 XXXXXXXX addrPC 14 其中 IN 为单字长(8 位)， 其余为双字长指令， XXXXXXXX 为 addr 对应的二进制地址码。 2.2.2 控制台命令流程图控制台命令流程图 在测试程序装入内存后，机器自动执行控存中 00 号的微指令，产生控制台命令，其流 程如下（01 为取指微指令的地址） ： 模拟机的设计与实现 5 图 1 2.2.3 内存内存映象映象 本设计的工作程序的内存映象(装入起始地址 00H)如下： 地址(二进制) 内容(二进制)

6、助记符 说 明 十六进制代码 0000 0000 0000 0000 IN 将输入数据送 R0 寄存器 0000 0000 0001 0001 0000 ADD OAH 0110 0000 0010 0000 1010 RO+0AHR0 020A 0000 0011 0010 0000 STA 0BH 0320 0000 0100 0000 1011 R00BH 040B 0000 0101 0011 0000 OUT 0BH 0530 0000 0110 0000 1011 0BHLED 060B 0000 0111 0100 0000 JMP 01 0740 0000 1000 0000 0001 01HPC 0801 0000 1010 0000 0001 输入自定的数据 0A01 2.2.4 微程序微程序 微程序（主要 ADD 部分） 微地 址 S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8 A B C UA5UA0（后续地址） 十六进制代 码 0 3 0 0 0 0 0 0