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 学学 号：号： 课课 程程 设设 计计 题题 目目 基本模型机的设计加减法指 令的实现 学学 院院 计算机科学与技术学院 专专 业业 物联网工程 班班 级级 姓姓 名名 指导教师指导教师 2013 年 1 月 17 日 2 目录 课程设计任务书课程设计任务书 .3 1.设计的目的及设计原理.4 1.1 设计的目的 .4 1.2 设计的原理 .4 2.模型机设计 .5 2.1 模型机的逻辑框图5 2.2 指令系统及其指令格式 5 3.微程序设计及实现 8 3.1 微程序入口地址的形成 .8 4.模型机中时序的设计。.9 4.1 时序图 9 4.2 指令执行流程 10 5.源程序,程序的指令代

2、码及微程序 11 5.1 源程序 11 5.2 程序的指令代码 .11 6.上机实现 .11 6.1 运行流程图 .12 6.2 累加器 A、寄存器、存储器的数据变化以及数据流程 13 7.课程设计总结 .13 3 课程设计任务书课程设计任务书 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” 、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

3、的主要任务: : （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。 （

4、7）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 4 模型机的设计加减法指令的实现 1.设计的目

5、的及设计原理 1.1 设计的目的 1.掌握各单元模块的工作原理，进一步将其组成完整的系统，构造成 1 台基 本的模型计算机。 2.掌握计算机组成原理实验平台的使用，加深对计算机各模块协同工作的认 识，建立清晰完整的整机概念。 3.通过使用软件 HKCPT，了解程序编译、加载的过程。 4.通过微单步、单拍调试，理解模型机中的数据流向。 1.2 设计的原理 CPU 是计算机核心，它是通过指令和微指令的执行来工作的。一个微命令 驱动某个硬件部件执行某种操作，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。 本实验中的各个模块中，各模块控制信号都是手动模拟产生。而在真正的实

6、 验中，模型机的运行是在微程序的控制下，实现特定指令的功能。在此实验平台 中，一条机器指令对应一个微程序，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。 5 2.模型机设计 2.1 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，整体构成一个单累加器多寄存器的系统。 图如上: 2.2 指令系统及其指令格式 2.2.1 指令类型：: 此实验涉及的指令如下几种： IR2-O PC-O ALU-O CY ZD 微地址 ALU DR1 DR2 A R0 R1 R2 R3 245 245 PC 245 245 IR2 RAM IR 6264*3 指令译码 163*2 微