计算机组成原理课程设计报告--复杂模型计算机的设计

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1、1 课 程 设 计 报 告 课程名称课程名称 计算机组成原理计算机组成原理 课题名称课题名称 复杂复杂模型计算机的设计模型计算机的设计 专专 业业 计算机科学与技术计算机科学与技术 班班 级级 计科计科 1001 班班 姓姓 名名 指导教师指导教师 时时 间间 2013 年年 1 月月 5 号号 2 目录 一 复杂模型计算机的设计任务书 . 1 二 总体设计方案 2 2.1 复杂模型机的逻辑框图 . 2 2.2 用框图语言表示模型机的指令执行流程 3 三 数据格式和寻址方式的设计 . 3 3.1 数据格式 3 3.2 模型机的寻址方式 . 4 3.3 指令格式 . 5 四 指令和和微程序的设计

2、. 8 4.1 指令系统 8 4.2 微程序的设计 . 8 五 线路连接图 12 六 微程序流程及说明 .13 七 课程设计的收获及体会17 八 参考资料 19 3 第一章 复杂模型计算机的设计任务书 1 1.1.1 设计目的：设计目的： (1)建立清晰完整的整机概念; (2)学习设计与调试计算机的基本方法与步骤; (3)培养严谨的科研作风和独立工作能力。 1.1.2 2 设计设计任务任务： (1)综合运用所学的计算机原理知识，按给定的指令系统和数据格式，在 所提供设备的范围内，设计一台字长八位的由微程序控制器来控制的模型计 算机。设计并实现较为完整的八位模型计算机； (2)设计微程序控制器的

3、逻辑原理电路图； (3)设计微地址转移的逻辑电路图； (4)设计微程序流程图； (5)设计说明书。 1.1.3 3设计设计指标指标： (1)字长八位； (2)时钟源 MF=QB=1s； (3)内存容量不得小于 28； (4)指令系统不得小于十四条。要求算术逻辑指令七条、访问内存和程序 控制指令四条、输入输出指令两条、其他指令一条。 1.1.4 4 实验类型实验类型： 设计型试验； 1.51.5 实验设备实验设备： (1)CM+试验仪一台； (2)集成电路芯片以及排线若干。 4 第二章 模型计算机设计原理 2.2.1 1 数据格式数据格式： 模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为位，其格

4、式如下： 符号 尾 数 其中第 7 位为符号位，相对于十进制数值表示范围是：-1X1。 模型机设计四大类指令一共16条，其中包含算术逻辑指令、I/O 指令、访问 以及转移指令和停机指令。 1 1算术逻辑指令算术逻辑指令 算术逻辑运算指令用单字节表示，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 00 R0 01 R1 10 R2 2 2访存指令及转移指令访存指令及转移指令（本模型机规定变址寄存器 RI 指定为寄存器 R2。 ）

5、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， D 为位移量(正负均可)， M 为寻址方式，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 5 3 3I/OI/O 指令指令 输入和输出指令采用单字节指令，其格式如下： 其中，addr=01 时，表示

6、选中“输入单元”中的开关组作为输入设 备，addr=10 时，表示选中“输出单元”中的数码管作为输出设备。 其中，addr=01 时，表示选中“输入单元”中的开关组作为输入设 备，addr=10 时，表示选中“输出单元”中的数码管作为输出设备。 4 4控制台指令控制台指令 SWSWA A SWBSWBB B 控制台指令控制台指令 0 0 0 0 KREKRE（读内存）（读内存） 1 1 0 0 KWEKWE（写内存）（写内存） 1 1 1 1 RPRP（启动主程序）（启动主程序） 5 5停机指令停机指令 这类指令只有 1 条，即停机指令 HALT，用于实现停机操作，指令格 式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE 0 0 0 0 7 6 5 4