计算机组成原理课程设计---基本模型机的存储器逻辑框图设计

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1、第第 1 章章 设计分析设计分析 1.1 设计题目 基本模型机的存储器逻辑框图设计 1.2 设计目的 1.巩固和加深所学的硬件系统知识，学习和掌握硬件系统的设计方法。 2.掌握计算机各模块的原理和相互关系,建立计算机整机概念。 3.利用基本模型机的构建与调试，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握 CPU 的基本结构和控制 流程，掌握指令执行的基本过程。 4.掌握计算机功能模块的原理和关系,建立计算机整机概念。 在掌握部件单元电路实验的基础上， 进一 步将其组成系统，构造一台基本模型计算机。为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体 上机调试掌握整机概念 1.3 设计环境和工具 TDN-CM

2、 组成原理实验系统,排线若干和 PC 微机一台 1.4 设计任务 1.掌握 CISC 微控制器功能与微指令格式 2.设计五条机器指令,并编写对应的微程序 3.在 TDN-CM+教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果 1.5 设计要求 1.掌握实验系统的熟练操作 2.完成模型机的实验线路连接 3.调试模型机，并记录下实验结果 第第 2 章章 概要设计概要设计 部件实验过程中， 各部件单元的控制信号是人为模拟产生的， 而本次课程设计将在微程序控制下自 动产生各个部件单元控制信号，实现特定指令的功能。 这本次课程设计里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU 从内存中取出一条机器指

3、 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， 即一条机器指令对应一段微程序。 而微程 序由设计者自己写入微控制存储器中或者联机读入程序。 2.1 机器指令定义 本次采用五条机器指令：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(前 4 位为操作码)： 助记符 机器指令码 说明 IN 00000000 “INPUT DEVICE”中的开关状态 R0 ADD addr 0001 0000 R0+addr R0 STA addr 0010 0000 R0 addr OUT addr 0011 0000 addr LED JMP

4、 addr 0100 0000 addr PC 其中 IN 为单字长(8 位)，其余为双字长指令， 为 addr 对应的二进制地址码。 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，还必须设计三个控制台操作 微程序： * 存储器读操作(KRD)：拨动总清开关 CLR 后，控制台开关 SWB、SWA 为“0 0”时，按 START 微动 开关，可对 RAM 连续手动读操作。 * 存储器写操作(KWE)：拨动总清开关 CLR 后，控制台开关 SWB、SWA 置为“0 1”时，按 START 微 动开关可对 RAM 进行连续手动写入。 * 启动程序：拨动总清开关 CLR 后，控制台开关 SWB、SWA 置为“1 1”时，按 START 微动开关，即 1 可转入到第 01 号“取址”微指令，启动程序运行。 上述三条控制台指令用两个开关 SWB