组成原理课程设计

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1、实验项目名称：基本模型设计与实现 目录目录 课程设计概述3 课程设计的教学目的3 课程设计任务和基本要求3 规定项目的验证实现3 1.规定项目的设计原理3 2.规定项目的操作步骤8 制定应用项目的设计实现9 1.指定应用项目设计的任务设计9 2.指定应用项目设计的任务分析及解决方案9 3.指定应用项目题目的设计原理10 4.指定应用项目运行分析及讨论14 收获、体会和建议14 2 一、课程设计概述一、课程设计概述 1.课程设计的教学目的 本课程设计的教学目的是在掌握计算机系统组成及内部工作机制、 理解计算 机各功能部件工作原理的基础上，深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过 程，进一步加深计算

2、机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念，培养开发和 调试计算机的技能。 在设计实践中提高应用所学专业知识分析问题和解决问题的 能力。 2.课程设计任务和基本要求 本课程设计以 TDNCM+计算机组成原理教学实验系统为平台设计完成。 1.按给定的数据格式和指令系统，理解微程序控制器的设计原理。 2.设计给定机器指令系统以及微程序流程图，按微指令格式写出为程序的微 指令代码。 3.连接逻辑电路，完成启动、测试、编程、校验和运行，并观测运行过程及 结果。 4.将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块联机，组成一台模型计算 机。 5.用微程序控制器控制模型机的数据通路。 6.通过在模型机上运行由机

3、器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令 的关系，建立计算机的整机概念，掌握计算机的控制机制。 7.按指定应用项目进行汇编指令格式及功能设计，并设计相应的机器指令代 码，按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序。在 PC 机上编辑机器 指令和微程序，装载代码到 TDNCM+实验系统并运行，实现应用要求。 二、规定项目的验证实现二、规定项目的验证实现 1.规定项目的设计原理 在部件实验中，我们是人为用二进制开关来完成数据通路的控制。而在本课 3 程设计中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。计算机从内存中取出一条 机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成， 即一

4、 条机器指令对应一个微程序。 本设计的规定应用项目采用五条机器指令：IN（输入） 、ADD（二进制加法） 、 STA（存数） 、OUT（输出） 、JMP（无条件转移） ，其指令格式如下表（前四位是 操作码） ： 指令助记符 操作码 地址码 功能说明 IN 0000 0000 数 据 开 关 的 状 态 -R0 ADD A 0001 0000 R0+A-R0 STA A 0010 0000 R0-A OUT A 0011 0000 A-LED JMP A 0100 0000 A-PC IN 为单字长，含义是将数据开关 8 位数据输入到 R0 寄存器。 ADD 为双字长指令，第一字为操作码，第二字

5、为操作数地址，其含义是将 R0 寄 存器的内容与内存中以 A 为地址单元的数与相加，结果放在 R0。 STA 为双字长指令，含义是将 R0 中的内容存储到以第二字 A 为地址的内存单元。 OUT 为双字长指令，含义是将内存中以第二字为地址的数据读出到数据总线上， 由数码管进行显示。 JMP 为双字长指令，执行该指令时，程序无条件转移到第二字所指定的内存单元 地址。 为了向 RAM 中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行， 还设计了三个控制台操作微程序。 三条控制台指令用两个开关 SWB、SWA 的状态来设置，其定义如下表： SWB SWA 控制台指令 0 0 读内存(KRD ) 0 1 写内存(KRD ) 0 1 启动程序(RP) 4 根据以上要求设计数据通路框图如下图所示。当微指令格式确定之后，下一步就 是确定后续微指令地址。通常的方法是先确定微程序分支处的微地址，因为微程 序分支处需要进行判断测试。这些微地址确定以后就可以在一个“微地址表”中 将分支微指令填入相应的分支微地址单元， 避免以后的设计中因重复使用而造成 错误。对于其他位置就可以按一条微指令对应一个微地址随意填写。 数据通路框图如下： 微指令格式 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 1 9 1