计算机组成原理课程设计--复杂模型机设计报告

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1、 成绩成绩 课程设计：课程设计： 计算机组成原理计算机组成原理 题目名称：题目名称： 复杂模型机设计复杂模型机设计 姓姓 名：名： 学学 号：号： 班班 级：级： 网络工程网络工程 11021102 完成时间：完成时间：2012014 4 年年 1 1 月月 6 6 日日 1 1 设计目的设计目的: : 建立清晰完整的整机概念； 学习设计与调试计算机的基本方法与步骤； 培养严谨的科研作风和独立工作能力。 2 2 设计任务设计任务: : 综合运用所学的计算机原理知识，按给定的指令系统分和数据格式，在所提供的设 备范围内，设计一台字长八位的由微程序控制器来控制的模拟计算机。设计并实现较为 完整的八

2、位模型计算机。 设计微程序控制器的逻辑原理电路图； 设计微地址转移的逻辑电路图； 设计微程序流程图； 设计说明书。 3 3 设计指标设计指标: : 字长八位； 时钟源 MF=QB=1us； 内存容量不得小于 2 8 ； 指令系统不得小于十四条。要求算术逻辑指令七条、访问内存和控制指令四条、输 入输出指令两条、其他指令一条。 4 4 设计说明设计说明: : 4 4.1 .1 数据格式数据格式 模型机规定数据采用定点整数补码表示，字长为 8 位，其格式如下： 其中，第 7 位为符号位，数值的表示范围是：-1 X 1.。 模型及设计四大类指令共 16 条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、访问及转

3、移 指令和停机指令。 1. 算术逻辑指令 设计 9 条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如 下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE RS RD 其中，OP-CODE 为操作码，RS 为源寄存器，RD 为目的寄存器，并规定： RS 或 RD 选定的寄存器 7 6 5 4 3 2 1 0 符号 尾数 00 R0 01 R1 10 R2 九条算术逻辑指令的助记符、功能和具体格式表 8-1 2. 访存指令及转移指令 模型机设计 2 条访问指令，即存数(STA)、取数(LDA)、2 条转移指令，即无条件转移 (JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC)。其格式

4、如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 00 M OP-CODE RD D 其中，OP-CODE 为操作码， RD 为目的寄存器地址（LDA、STA 指令使用） ，D 为位 移量(正负均可)，M 为寻址模式，其定义如下： 寻址方式 有效地址 说 明 00 E=D 直接寻址 01 E=（D） 间接寻址 10 E=（RI）+D RI 变址寻址 11 E=（PC）+D 相对寻址 本模型机规定变址寄存器 RI 指定为寄存器 R2。 3. I/O 指令 输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下： OP-CODE addr R 其中，addr=01 时，表示选中“INPUT DEVICE

5、”中的开关组作为输入设备，addr=10 时，表示选中“OUTPUT DEVICE”中的数码管作为输出设备。 3. 控制台指令 为了方便调试，且能写入数据和程序，以及显示内存中的数据，本模型机设 计了两条控制台指令，它们由两个开关 SWA，SWBB的状态来定义，如下表所示： SWA SWBB 控制台指令 0 0 KRE（读内存） 1 0 KWE（写内存） 1 1 RP（启动主程序） （1）KWE 写内存：其功能是把控制台数据开关的内容作为程序或数据写入由地址灯指 示的内存单元。 （2）KRE 读内存：其功能是把控制台数据开关的内容作为程序地址，送入地址寄存器， 然后以该单元为起始地址，连续读出

6、所有单元的内容。内存单元以及该单元的数据由 控制台上的数据灯给出指示。 （3）RP 启动程序：其功能是将数据开关的内容作为作为程序地址送入 PC，然后转入 公操作。 5. 停机指令 指令格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE 0 0 0 0 这类指令只有 1 条，即停机指令 HALT，用于实现停机操作. 4 4.2.2 系统指令系统指令 本模型机共有 16 条基本指令，其中算术逻辑指令 7 条，访问内存指令和程序控制指 令 4 条，输入/输出指令 2 条，其他它指令 1 条。表 8-1 列出了各条指令的格式、助记符 和功能。 4.4.3 3 系统简介系统简介 本系统是一台八位模型计算机，它由微程序控制器、数据通路、时序发生器等三大部 分组成。它有 16 条基本指令，其中算术逻辑指令 9 条，访问内存指令和程序控制指令