计算机硬件课程设计报告——拓展接口的复杂模型机设计

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1、 计算机硬件课程设计报告 拓展接口的复杂模型机设计 学院： 计算机科学不工程学院 专业： 计算机科学不技术 班级： 组员 1： 组员 2： 起止时间： 目录 一、 实验目的 3 二、 实验内容 3 三、 实验思路 3 四、 实验原理 3 五、 实验步骤 10 六、 实验设计 11 七、 实验心得 14 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、实验内容 搭建一台有拓展接口的 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、

2、实验思路 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、确定总体结构不数据通路：总体结构设计包含确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。

3、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，才能保证整机的运行正确。 四、实验原理 1、指令系统及指令格式 （1）数据格式 8 位。 （2）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。 一般指令格式如下： OP-CODE（4 位） RS （2 位） RD （2 位） DATA/ADDR（8 位） 其中 RS、RD 可以是 R0、R1、R2 中任一个，它们的代码分别为 00、01、10。DATA 为立即数

4、，ADDR 为内存地址。 （3）指令系统： 读写端口指令：PIN PORT，RD POUT RS，PORT 访存指令：LOAD ADDR，RD STA RS，ADDR 读取立即数指令：MOV DATA RD 算术运算指令：ADD RS，RD SUB RS，RD 逻辑运算指令：XOR RS，RD AND RS，RD NOT RD 跳转指令：JMP ADDR JZ ADDR 停机指令：HALT 2、指令微操作流程 运行微程序 PC-AR PC+1 RAM-BUS BUS-IR RAM-BUS BUS-AR PC-AR PC+1 RS-BUS BUS-RAM RAM-BUS BUS-AR PC-AR PC+1 RAM-BUS BUS-RD RAM-BUS BUS-RD PC-AR PC+1 RS-LDDR1 RD-LDDR2 LDDR1-LDD R2-RD RS-LDDR1 RD-LDDR2 LDDR1+LDD R2-RD RS-LDDR1 R