计算机硬件系统设计课程设计

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1、 课程设计课程设计报告报告 课程名称： 计算机硬件系统设计课程设计 实验地点： 4702 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 2013 年 6 月 24 日 至 2013 年 7 月 5 日 目目 录录 计算机组成原理部分 1 复杂模型机的设计与实现 . 1 一、设计目的 1 二、实验设备 1 三、设计要求 1 四、设计内容 6 五、程序代码 12 计算机接口部分 . 13 汽车信号灯控制系统 13 一、设计目的 13 二、实验环境 13 三、设计要求 13 四、设计内容 14 五、程序代码 18 总结与心得 24 计算机硬件系统设计 课程设计 第 1 页 计算机组成原理部分 复杂模型机的设计与

2、实现 一、设计目的 综合应用所学计算机组成原理和汇编语言知识， 设计并实现较为完整的模型 计算机，培养学生独立分析和设计计算机硬件系统的能力。 二、实验设备 1. 硬件环境： Dais-CMB+计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干，PC 机。 2. 软件环境： 操作系统，Dais-CMB+应用软件。 三、设计要求 3.1、设计任务 1. 熟悉实验环境，即实验中涉及的硬件和软件，掌握这些环境工具的功能 和使用方法。本实验中主要是 Dais-CMB+软件及其工作环境。 Dais-CMB+计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 连接方法是：用二芯排线把位于实验装置左上方运算器的左下侧 CYC

3、Z 接 口与位于实验装置红色拨码开关右下方的 FCFZ 接口相连接。在联机状态下，首 先应打开 mXj.abs，然后点击“!”图标进入链接装载，一旦屏幕自动弹出动态调 试窗口表示代码及微代码下载已成功，已进入 windows 在线集成调试环境。 2. 综合应用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的模型计算机。 3. 使用模型计算机指令编制程序完成下列功能之一： （1）乘法运算。 （2）除法运算。 （3）连加和连减运算。 4. 将程序译成二进制代码，并将二进制代码写入主存。 计算机硬件系统设计 课程设计 第 2 页 3.2、拟定数据格式及指令系统 1.数据格式 模型机规定采用定点补码表示数据，

4、且字长为 8 位，其格式如下： 其中第 7 位为符号位，数值表示范围是：-128X127（定点整数） ，-1 X1（定点小数） 。 2.指令格式 模型机设计五大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、访存 指令、转移指令和停机指令。 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： 其中，OP-CODE 为操作码，rs 为源寄存器，rd 为目的寄存器，并规定： 访存指令和转移指令 模型机设计 2 条访存指令、即存数指令（STA） 、取数指令（LDA） ；2 条转 移指令，即无条件转移指令（JMP） 、结果为零或有进位转移指令（BZC）

5、 ，指令 格式为： 计算机硬件系统设计 课程设计 第 3 页 其中，OP-CODE 为操作码，rd 为目的寄存器地址（LDA、STA 指令使用） 。 D 为形式地址，如为位移量，正负均可，M 为寻址模式，其定义如下： 模型机规定变址寄存器 RI 指定为寄存器 R2。 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： 其中， addr=01 时， 选中 “INPUT DEVICE” 中的开关组作为输入设备， addr=10 时，选中“OUTPUT DEVICE”中的 LED 作为输出设备。 停机指令 HALT 指令，用于实现停机操作，指令格式如下 ： 3.指令系统 模型机有 16 条基本指令，其中算术逻辑运算指令 9 条，访问内存指令 2 条， 程序控制指令 2 条，输入输出指令 2 条，其它指令 2 条。表 1 列出了各条指令的 格式、汇编符号、指令功能。 表 1 指令格式 计算机硬件系统设计 课程设计 第 4 页 4微指令格式 微指令字长 32 位，格式如下所示： A 字段 B 字段 计算机硬件系统设计 课程设计 第 5 页 说明：DDR1 表示 LDDR1 DDR2 表示 LDDR2 5模型计算机数据通路框图 模型计算机数据通路框图如图 1 所示： 图 1 模型机数据通路框图 6微