组成原理课程设计---嵌入式的8位CISC模型机设计

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1、 嵌入式的嵌入式的8 8位位CISCCISC模型机设计模型机设计 目录目录 一、 实验目的实验目的 二、设计题目及要求二、设计题目及要求 三、设计方案：三、设计方案： 1.模型机的总体设计 2. 微程序控制器的组成原理框图 3. 模型机机器指令格式和指令系统 4. 时序产生器的设计原理及时序波形图 5. 微程序流程图 6. 汇编语言源程序 四、四、设计的过程与步骤设计的过程与步骤 五、五、模型机的各单元模型机的各单元 VHDLVHDL 源程序源程序 六、六、模型机系统顶层电路图模型机系统顶层电路图 七、模型机的七、模型机的时序仿真波形图时序仿真波形图 八、设计总结八、设计总结 九、参考文献九、

2、参考文献 课程设计任务书课程设计任务书 学生姓名 XXX 专业班级 10 级 1 班 学号 XXXXXXXXXX 指导教师姓名及职称 设计地点 设计题目 嵌入式的 8 位 CISC 模型机设计 本课程设计课题任务的内容和要求本课程设计课题任务的内容和要求 题目 1：设计一台嵌入式的 8 位 CISC 模型计算机，并运行能完成一定功能的机器语言程序进 行验证，程序功能是： 求出 1 到任意一个整数 N 之间的所有奇数之和并输出显示，和为单字长。 说明：N 从开关输入，和从数码管输出，然后输出显示停止。 对本课程设计工作任务及工作量的要求对本课程设计工作任务及工作量的要求：课程设计完成工作任务内容

3、如下： （1） 完成系统的总体设计，画出模型机数据通路框图。 （2） 设计微程序控制器（CISC 模型计算机）或硬联线控制器（RISC 模型计算机）的逻辑 结构图。 （3） 设计机器指令格式和指令系统。 （4） 设计时序产生器电路。 （5） 设计所有机器指令的微程序流程图（CISC 模型计算机）或 CPU 操作流程图（RISC 模 型计算机） 。 （6） 设计操作控制单元。 若设计的是 CISC 模型计算机，则设计微指令格式（建议采用全水平型微指令） ，并 根据微程序流程图和微指令格式设计微指令代码表。 根据微程序控制器的逻辑结构 框图、微指令格式和微指令代码设计微程序控制器，包括地址转移逻辑

4、电路、微地 址寄存器、微命令寄存器和控制存储器。 若设计的是 RISC 模型计算机， 则根据 CPU 操作流程图、 RISC 模型机数据通路框图、 硬联线控制器逻辑框图和时序产生器电路写出模型机中所有控制信号的逻辑表达 式。根据逻辑表达式设计 RISC CPU 中的硬联线控制器。 （7） 完成系统的总体设计，画出模型机数据通路框图。 （8） 设计微程序控制器（CISC 模型计算机）或硬联线控制器（RISC 模型计算机）的逻辑 结构图。 （9） 设计机器指令格式和指令系统。 （10） 设计时序产生器电路。 （11） 设计模型机的所有单元电路， 并用 VHDL 语言 （也可使用 GDF 文件图形描

5、述文件） 对模型机中的各个部件进行编程，并使之成为一个的整体，即形成顶层电路或顶层 文件。 （12） 由给出的题目和设计的指令系统编写相应汇编语言源程序（验证程序） 。 （13） 根据设计的指令格式，将汇编语言源程序手工转换成机器语言源程序，并将其设计 到模型机的 ROM 中。 （14） 使用 EDA 软件 QuartusII 进行功能仿真，要保证其结果满足题目的要求（其中要利 用 QuartusII 提供的波形编辑器，选择合适的输入/输出信号及中间信号进行调试） 。 （15） 在 DE2-70 实验箱上进行下载,硬件验证。 课程设计应完成的图纸和程序： （1） 顶层设计的电路原理图； （2）

6、 元件（模块）符号图； （3） 仿真波形图； （4） 各个部件（模块）的 VHDL 设计源程序。 进度安排进度安排 时间为 16 学时，分散在 9 周进行，每周 2 学时。 1、 第 1-4 周：模型计算机设计辅导教学讲座； 2、 第 6-9 周：EDA 基础实验训练，确定课程设计题目； 3、 第 10-15 周：进行资料收集和学习、模型机设计方案确定、电路设计、程序设计与 计算机仿真和硬件验证； 4、第 15-16 周：编写上交课程设计实验报告。 主要参考文献主要参考文献 1 陈智勇 等编. 计算机原理课程设计. 西安电子科技大学. 2006 年 6 月 2 潘松 黄继业编. EDA 技术实用教程 （第二版）. 科学出版社 2005 年 2 月 3 罗克露 等编. 计算机组成原理. 电子工业出版社 2004 年 8 月 4 江国强编. EDA 技术习题与实验. 电子工业出版社 2005 年 1 月 5 彭玄璋编基于 EDA 技术的组成原理课程设计实验指导书