计算机组成原理-课程设计报告

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1、计算机组成原理课程设计报告计算机组成原理课程设计报告 一、课程设计目的课程设计目的 1在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程 序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系； 2通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机 系统的概念；系统的概念； 3培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。培养综合实践及独立

2、分析、解决问题的能力。 二、课程设计的任务二、课程设计的任务 针对针对 COP2000 实验仪， 从详细了解该模型机的指令实验仪， 从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手， 以实现乘法和除微指令系统入手， 以实现乘法和除 法运算功能为应用目标，在法运算功能为应用目标，在 COP2000 的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应对应 的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。 三、三、 课程设计使用的设备（环境）课程设计使用的设备（环境） 1硬件硬件 COP2000 实验仪实验仪

3、PC 机机 2软件软件 COP2000 仿真软件仿真软件 四、课程设计的具体内容（步骤）四、课程设计的具体内容（步骤） 1详细了解并掌握详细了解并掌握 COP 2000 模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现 该模型机指令系统的特点：该模型机指令系统的特点： 1.模型机总体结构模型机总体结构 COP2000 模型机包括了一个标准模型机包括了一个标准 CPU 所具备所有部件，这些部件包括：运算所具备所有部件，这些部件包括：运算 器器 ALU、累加器、累加器 A、工作寄存器、工作寄存器 W、左移门、左移门 L、直通门、直通门 D、右移门、右移门 R

4、、寄存器组、寄存器组 R0-R3、 程序计数器程序计数器 PC、地址寄存器地址寄存器 MAR、堆栈寄存器、堆栈寄存器 ST、中断向量寄存器、中断向量寄存器 IA、输入端口、输入端口 IN、 输出端口寄存器输出端口寄存器 OUT、程序存储器、程序存储器 EM、指令寄存器、指令寄存器 IR、微程序计数器、微程序计数器 uPC、微程序存储、微程序存储 器器 uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路，以及中断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路 用用 CPLD 来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻来实现

5、，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻 辑控制来代替。辑控制来代替。 模型机为模型机为 8 位机，数据总线、地址总线都为位机，数据总线、地址总线都为 8 位，但其工作原理与位，但其工作原理与 16 位机相位机相 同。同。 模型机的指令码为模型机的指令码为 8 位，根据指令类型的不同，可以有位，根据指令类型的不同，可以有 0 到到 2 个操作数。指令个操作数。指令 码的最低两位用来选择码的最低两位用来选择 R0-R3 寄存器，在微程序控制方式中，用指令码作为微地址来寻址寄存器，在微程序控制方式中，用指令码作为微地址来寻址 微程序存储器，找到执行该指令的微程序。而在组合逻

6、辑控制方式中，按时序用指令码产微程序存储器，找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产 生相应的控制位。在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时生相应的控制位。在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时 钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有 24 位控制位控制 位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。 2. 模型机寻址方式模型机寻址方式 模型机的寻址方式分五种：模型机的寻址方式分五种： 累加器寻址：累加器寻址： 操作数为累加器操作数为累加器 A，例如“，例如“CPL A”是将累加器”是将累加器 A 值取反，值取反， 还有些指令是隐含还有些指令是隐含寻址累加器寻址累加器 A，例如“，例如“OUT”是将累加器”是将累加器 A 的值输出到输出端口寄存器的值输出到输出端口寄存器 OUT。 寄存器寻