计算机组成原理课程设计--多寄存器减法右移位输入输出等指令实验计算机设计

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1、 课程设计任务书课程设计任务书 学 院 信息学院 专 业 计算机科学与技术 学生姓名 班级学号 课程设计题目 多寄存器减法右移位输入输出等指令实验计算机设计 实践教学要求与任务实践教学要求与任务: : 利用 EL-JY-II 型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结 构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等） 、组装、调试三个步 骤完成一台微程序控制的复杂实验计算机的设计。具体要求如下： 1、 掌握实验计算机的整机结构。熟悉实验计算机的组装和调试方法。 2、 设计如下几条机器指令的格式，指令格式可以采用单字长或双字长设计。 算术减法运算指令：SUB rs，rd

2、 （功能 rs - rd - rd） 输入输出指令：IN #DATA，rd （功能 DATA - rd） OUT Ri （功能 Ri 的值 - LED 输出） 转移指令： JMP ADDR （功能 ADDR - PC） 右移位运算指令：RRC rs，rd（功能 rs 的值带进位循环右移一位- rd） 3、 设计微指令的格式, 编写上述每条机器指令所对应的微程序，并上机调试。 4、通过如下程序的编写调试，验收机器指令、微指令、微程序的设计结果。 IN #data，R0 IN #data，R2 SUB R0， R2 RRC R2， R0 OUT R0 JMP 00H 工作计划与进度安排工作计划与进

3、度安排: : 第 17 周：布置课程设计任务，查阅资料，分组设计，实验室组装与调试。 第 20 周：调试，验收，答辩，编写课程设计报告。 指导教师： 2013 年 6月21 日 专业负责人： 2013 年 6 月 22 日 学院教学副院长： 2013 年 6 月 22 日 1 目录目录 1. 实验计算机的设计 . 2 1.1 整机逻辑框图设计及整机的逻辑框图 2 1.2 指令系统的设计 3 1.3 微操作控制部件的设计 6 1.3.1 微指令编码的格式设计 . 6 1.3.2 微操作控制信号设计 . 6 1.3.3 微程序顺序控制方式设计 7 1.4 编写调试程序 . 15 2 实验计算机的组

4、装 . 16 3 实验计算机的调试 . 16 3.1 调试前准备 16 3.2 调试步骤和调试结果 . 19 3.3 心得体会. 19 4、参考文献 . 21 2 1. 1. 实验计算机的设计实验计算机的设计 1.11.1 整机逻辑框图设计及整机的逻辑框图整机逻辑框图设计及整机的逻辑框图 此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。 输入设备 数据暂存器 LT2 数据暂存器 LT1 74299 寄存器 R2 寄存器 R2 寄存器 R2 程序计数器PC 地址寄存器 AR 存储器 （MEM） 脉冲源及时序 指令寄存器 IR 微控器 输出设备 3 图 1.1 模型机结构图 1

5、.运算器又是有 299，74LS181 完成控制信号功能的算逻部件，暂存器 LDR1，LDR2，及三个通 用寄存器 R0，R2 等组成。 2.控制器由程序计数器 PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电 路组成。 3.存储器 RAM 是通过 CE 和 W/R 两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。 4 输入设备是由置数开关 SW 控制完成的。 5.输出设备有两位 LED 数码管和 W/R 控制完成的 图 1-1 中运算器 ALU 由 U7-U10 四片 74LS181 构成，暂存器 1 由 U3、U4 两片 74LS273 构成， 暂存器 2 由 U5、 U6 两片

6、 74LS273 构成。 微控器部分控存由 U13-U15 三片 2816 构成。 除此之外， CPU 的其他部分都由 EP1K10 集成。 存储器部分由两片 6116 构成 16 位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为 00H-FFH。 输出设备由底板上的四个 LED 数码管及其译码、驱动构成，当 D-G 和 W/R 均为低电平时将数据 总线的数据送入数码管显示。 在开关方式下， 输入设备由16 位电平开关及两个三态缓冲芯片 74LS244 构成，当 DIJ-G 为低电平时将 16 位开关状态送上数据总线。在键盘方式或联机方式下，数据可由键 盘或上位机输入，然后由监控程序直接送上数据总线，因而外加的数据输入电路可以不用。 本系统的数据总线为 16 位，指令、地址和程序计数器均为 8 位。当数据总线上的数据打入指令 寄存器、地址寄存器和程序计数器时，只有低八位有效。 1.21.2 指令系统的设计指令系统的设计 规定：表 1.1 寄存器表 （1）存储器访问及转移指令 设计的 2 条访问指令，即存数（STA） ，取数（LDA） ，