计算机组成原理课程设计报告 (2)

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1、计算机组成原理课程设计 目 录 I 目 录 第 1 章 程序设计 1 1.1 程序设计的目的及要求 . 1 1.1.1 程序设计的目的 . 1 1.1.2 程序设计的要求 . 1 1.2 程序设计基本原理 . 1 1.2.1 实验模型机 CPU 结构 1 1.2.2 机器指令的结构和功能 . 3 第 2 章 微程序设计 5 2.1 微程序设计流程图 . 5 2.2 二进制微代码表设计 . 6 2.2.1 控制台指令代码与数据 . 6 2.2.2 微指令 . 7 2.2.3 机器指令与操作码 7 第 3 章 线路连接 8 3.1 实验线路连接 . 8 3.2 联机写入程序 . 8 3.2.1 微

2、指令的写入 . 8 3.2.2 机器指令的写入与检查 . 9 第 4 章 程序实现 11 4.1 运行程序 . 11 4.1.1 单步运行 .11 4.1.2 连续运行程序 11 4.2 设计新的机器指令 . 11 4.3 微指令代码 . 11 第 5 章 遇到问题及解决方法 13 5.1 所遇到的问题 . 13 5.2 对应问题的解决方法 . 13 设计总结 14 计算机组成原理课程设计 程序设计 1 第 1 章 程序设计 1.1 程序设计的目的及要求 1.1.1 程序设计的目的 1 在掌握部件单元电路实验的基础上， 进一步将其组成系统， 构造一台基本模型计算机。 2为其定义若干条机器指令，

3、并编写相应的微程序，上机调试，掌握整机概念。 1.1.2 程序设计的要求 1、掌握设计题目所要求的机器指令的操作功能，除了 4 条必做指令外，每组另外设计 2 条机器指令。4 条选做指令，供有能力的学生完成。 2、为要设计的机器指令设计操作码和操作数，并安排在 RAM（6116 芯片）中的地址， 形成“机器指令表” 。 3、分析并理解数据通路图。根据数据通路图画出给定的机器指令的微程序流程图，并为 其中的每条微指令分配地址。 4、根据微指令格式编写每条微指令的二进制代码，形成“二进制微指令代码表” 。 5、全部微程序设计完毕后，按照课程设计指导书中给出的电路接线图连接线路。 6、将微程序中的各

4、个微指令正确地写入 2816 芯片中，效验正确进行下一步。 7、执行控制台操作微指令，进行机器指令程序的写入和检查。 8、调试运行程序，检查结果是否和理论值一致。 9、记录故障的现象，并对故障进行分析，并找出排除故障的方法。 1.2 程序设计基本原理 1.2.1 实验模型机 CPU 结构 1、运算器单元（ALU UINT） 运算器单元由以下部分构成：两片 74LS181 构成了并串型 8 位 ALU；两个 8 位寄存器 DR1 和 DR2 为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。ALU 的 S0S3 为运算控制端， Cn为最低进位输入，M 为状态控制端。ALU 的输出通过三态门 74LS24

5、5 连到数据总线上， 由 ALU-B 控制该三态门。 2、 寄存器堆单元（REG UNIT） 该部分由 1 片 8 位寄存器 R0 组成，它用来保存操作数用中间运算结构等。该寄存器的 输入输出均以连入数据总线，由 LDR0 和 RS0-B 根据机器指令进行选通。 3、 指令寄存器单元（INS UNIT） 计算机组成原理课程设计 程序设计 2 指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现 程序的跳转，由 LDIR 控制其选通。 4、 时序电路单元（STATE UNIT） 用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。 5、 微控器电路单元（MICROCONTRO

6、LLER UNIT） 微控器主要用来完成接受机器指令译码器送来的代码，使控制转向相应机器指令对应的 首条微代码程序，对该条机器指令的功能进行解释或执行的工作。由输入的 W/R 信号控制微 代码的输出锁存。由程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）实现程序的取指功能。 6、 逻辑译码单元（LOG UNIT） 用来根据机器指令及相应微代码进行译码使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微 程序的顺序、分支、循环运行，及工作寄存器 R0 的选通译码。 7、 主存储器单元（MAIN MEM） 用于存储实验中的机器指令。 8、 输入输出单元（INPUT/OUTPUT DEVICE） 输入单元使用八个拨动开关作为输入设备，SW-B 控制选通信号。输出单元将输入数据 置入锁存器后由两个数码管显示其值。 9、移位发生器（74LS299） 用于实现数据的移位运算，其 8 个输入和输出端以排针方式和总线单元链接。 该 CP