计算机硬件课程设计报告——复杂模型机设计

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1、 计算机硬件课程设计计算机硬件课程设计报告报告 复杂模型机设计复杂模型机设计 一、实验目的一、实验目的 经过一系列硬件课程的学习及相关实验后，做一个综合的系统性的设计，这 在硬件方面是一个提高，进一步培养实践能力。 二、实验原理二、实验原理 搭建一台 8 位模型机，指令系统要求有 10 条 以上，其中包括运算类指令、 传送类指令、 控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。 三、实验三、实验思路思路 1、确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用途。 2、确定指令系统：确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要 设计哪些指令及使用的寻址方式。 3、确定总体结构与数据通路：总体结构设计包含确

2、定各部件设置以及它们 之间的数据通路结构，列出各种信息传送路径以及实现这些传送所需要的微命 令。 4、设计指令执行流程：数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令 的执行流程。根据指令的复杂程度。每条指令所需要的机器周期数。对于微程序 控制的 计算机，根据总线结构，需要考虑哪些微操作可以安排在同一个微指 令中。 5、确定微程序地址：根据后续微地址的形成方法，确定每条微程序地址及 分支转移地址。 6、根据微指令格式，将微程序流程中的所有微操作进行二进制代码化，写 入到控制存储器中的相应单元中。 7、组装、调试：在总装调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有 功能模块工作正常后，才能保证整机

3、的运行正确。 四、实验原理四、实验原理 1.指令系统及指令格式：指令系统及指令格式： 指令系统应包括：算术逻辑运算指令、访存指令、控 制转移指令、I/O 指令、停机指令。 一般指令格式： DATA/ADDR 00 M OPCODE RD DATA/ADDR OP-CODE RS RD 指令系统如: ADD RS,RD MOV DATA,RD MOV RS,ADDR JZ ADDR IN RD HALT 其中 RS 、RD 为 R0、R1、R2 中之一 ，DATA 为立即数，ADDR 为内存地址。 2.指令微操作流程指令微操作流程 3.微指令格式微指令格式 299299- -b b s1s1 s

4、0s0 m m 功能功能 0 0 0 0 0 0 任意任意 保持保持 0 0 1 1 0 0 0 0 循环右移循环右移 0 0 1 1 0 0 1 1 带进位循环右移带进位循环右移 0 0 0 0 1 1 0 0 循环左移循环左移 0 0 0 0 1 1 1 1 带进位循环左移带进位循环左移 任意任意 1 1 1 1 任意任意 装数装数 4.微程序入口地址形成微程序入口地址形成 寄存器地址译码电路寄存器地址译码电路 5.模型机的时序模型机的时序 6.模型机数据通路模型机数据通路 7.微程序装载格式微程序装载格式 机器指令格式: $Pxxxx 微指令格式: $Mxxxxxxxx 8.模型机组装模

5、型机组装电路图电路图 五、五、实验步骤：实验步骤： 1、按照给定模型机组装电路图连接电路; 2、连通实验箱与 PC 机，打开 CMP 软件，测试实验箱是否正常; 3、设计微指令，画出其微操作流程图，并翻译成相应的微指令格式; 4、设计包含这些微指令的机器指令程序，并翻译成相应机器指令格式; 5、把设计好微指令和机器指令保存为 TXT 文件，然后装载入 CMP; 6、打开复杂模型机，然后用单步机器指令运行程序并调试; 7、检查 LED 数码管输出结果是否正确，最后撰写实验报告。 六、实验设计：六、实验设计： 1.流程图设计：流程图设计： 2.微程序设计：微程序设计： $P0000 ; IN R0

6、 $P0110 ; OUT R0 $P0221 ; MOV RO - R1; $P0331 ; INC R1 ; $P0441 ; ADD: R0+R1 - R1; $P0554 ; OR: R1 or R0-R0 ; $P0664 ; SUB:R1 R0 - R0 $P0774 ; MOV:R1-MEM-R0 $P0881 ; NOT:R1 $P0990 ; JMP:10010000 $P0A00 $M00018001 ; COMMON LANG $M0101ED82 ; COMMON LANG $M0200C050 ; COMMON LANG $M10001001 ; 10 000 000000 000 001 000 01H $M11070401 ; 11 000001 110 000 010 000 01H $M12019201 ; 12 000000 011 001 001 000 0