计算机组成原理课程设计-模型机设计与实现.doc

12 武汉理工大学华夏学院计算机组成原理课程设计说明书学号10213312106武汉理工大学华夏学院课 程 设 计课程名称 计算机组成原理 题 目 模型机设计与实现 专 业 物联网工程 班 级 1121 姓 名 成 绩 指导教师 2013 年 12 月 19 日课程设计任务书设计题目 模型机设计与实现 设计目的1. 巩固和加深所学的硬件系统知识；2. 学习和掌握硬件系统的设计方法；3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4利用基本模型机的构建与调试实验，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。设计任务 （在规定的时间内完成下列任务）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,确认运行结果时间安排 1.第16周周1(12月16日下午):全体集中讲解课程设计原理与方法2.第16周周15(12月1620日):分班调试，撰写设计报告具体要求112月16日周1：熟悉任务，掌握设备2周2：完成模型机的实验线路连接 3周3：调试模型机，记录实验结果 4周3：拟定课程设计报告大纲5周4：撰写并打印课程设计报告 指导教师签名： 田小华 2013 年 12 月 20 日教研室主任签名： 2013 年 12 月 22 日 目录1 课程设计目的.42 实验设备.43 实验内容.44 课程设计总结.95 课程设计心得及体验.106 教师评语.111.课程设计目的：掌握计算机功能模块的原理,建立计算机整机概念2.设备：tdn-cm组成原理实验系统,排线若干3.实验内容: 3.1课程设计原理采用五条机器指令:in,add,sta,out,jmp 地 址（二进制） 容（二进制） 助记符 说 明 0000 0000 0000 0000 in r0 “input device(班号)”r0 0000 0001 0001 0000 add 0ah,r0 r0+0ah r0 0000 0010 0000 1010 0000 0011 0010 0000 sta r0,0bh r00bh 0000 0100 0000 1011 0000 0101 0011 0000 out 0bh 0bh led 0000 0110 0000 1011 0000 0111 0100 0000 jmp 00h 00h pc 0000 1000 0000 0000 0000 1001 0000 1010 0000 1001 学号(16号同学) 0000 1011 求和结果(班号加学号)实验数据通路框图，见图1图1实验数据通路框图3.2 微指令格式 实验过程中使用的机器指令的微指令格式如图2 图2 微指令格式微程序流程图如图3： 图3 微指令流程图3.3微指令二进制代码表微指令二进制代码表，详见表1表1 微指令二进制代码表八进制二 进 制 格 式十 六 进 制 格 式微地址s3s2s1s0 m cnwe a9a8abca5a0微地址微指令内容00q0 0 0 0 0 0 0 1 10000001000 1 0 0 0 000h018110h01q0 0 0 0 0 0 0 1 11101101100 0 0 0 1 001h01ed82h02q0 0 0 0 0 0 0 0 11000000010 0 1 0 0 002h00c048h03q0 0 0 0 0 0 0 0 11100000000 0 0 1 0 003h00e004h04q0 0 0 0 0 0 0 0 10110000000 0 0 1 0 104h00b005h05q0 0 0 0 0 0 0 1 10100010000 0 0 1 1 005h01a206h06q1 0 0 1 0 1 0 1 10011010000 0 0 0 0 106h959a01h07q0 0 0 0 0 0 0 0 11100000000 0 1 1 0 107h00e00dh10q0 0 0 0 0 0 0 0 00010000000 0 0 0 0 108h001001h11q0 0 0 0 0 0 0 1 11101101100 0 0 0 1 109h01ed83h12q0 0 0 0 0 0 0 1 11101101100 0 0 1 1 10ah01ed87h13q0 0 0 0 0 0 0 1 11101101100 0 1 1 1 00bh01ed8eh14q0 0 0 0 0 0 0 1 11101101100 1 0 1 1 00ch01ed96h15q0 0 0 0 0 0 1 0 10000010000 0 0 0 0 10dh028201h16q0 0 0 0 0 0 0 0 11100000000 0 1 1 1 10eh00e00fh17q0 0 0 0 0 0 0 0 10100000000 1 0 1 0 10fh00a015h20q0 0 0 0 0 0 0 1 11101101100 1 0 0 1 010h01ed92h21q0 0 0 0 0 0 0 1 11101101100 1 0 1 0 011h01ed94h22q0 0 0 0 0 0 0 0 10100001000 1 0 1 1 112h00a117h23q0 0 0 0 0 0 0 1 10000000000 0 0 0 0 113h018001h24q0 0 0 0 0 0 0 0 00100000000 1 1 0 0 014h002018h25q0 0 0 0 0 1 1 1 00001010000 0 0 0 0 115h070a10h26q0 0 0 0 0 0 0 0 11010001100 0 0 0 0 116h00d181h27q0 0 0 0 0 1 1 1 00001010000 1 0 0 0 017h070a10h30q0 0 0 0 0 1 1 0 10001010000 1 0 0 0 118h068b11h 3.4 实验步骤3.4.1实验接线图：注意：接线过程中不得有任何错误！3.4.2操作步骤3.4.2.1微控器编程开关拨至run,“step”step,“stop”run3.4.2.2 实验箱利用com1口与微机连接，实验箱加电，启动微机：3.4.2.3进入安装实验系统的目录3.4.2.4对实验箱复位；3.4.2.5桌面上选择:cmp图标，运行cmp.exe，进入实验运行环境；3.4.2.6选择转载菜单的装载功能: c:tangducmpsampleex1.txt3.4.2.7选择数据通路图标：开关置班号,内存0ah单元置学号clr:1013.4.2.8运行菜单的连续运行功能，若运行正确，将在“output”模块看到十六进制的结果： 班号加学号的和 3.4.2.9采用单步或连续运行方式执行机器指令程序，将实验结果与程序的理论分析结果进行比较，验证实验系统执行机器指令程序的正确性。ex1文本文件内容如下：机器指令程序: $p0000$p0110$p020a$p0320$p040b$p0530$p060b$p0740$p0800$p0a10机器指令对应的微程序:$m00018110$m0101ed82$m0200c048$m0300e004$m0400b005$m0501a206$m06959a01$m0700e00d $m08001001$m0901ed83$m0a01ed87$m0b01ed8e$m0c01ed96$m0d028201$m0e00e00f$m0f00a015$m1001ed92$m1101ed94$m1200a017$m13018001$m14002018 $m15070a01$m1600d181$m17070a10$m18068a113.4.3实验运行结果（学号为十六号）课程设计总结：4.1给出每条机器指令的微程序(十六进制格式): in:01h: 01h: 01ed82h add:01h: 01ed82h in: 01q: 01ed82h02q: 00c048h10q: 01ed92hadd:01q: 01ed82h02q: 00c048h11q: 01ed94h03q: 00e004h04q: 00b005h05q: 01a206h06q: 959a01hsta:01q：01ed82h02q：00c048h12q：00a117h07q：00e00dh15q：070a10hout:01q：01ed82h02q：00c048h13q：018001h16q：00d181h17q：070a10hjmp:01q：01ed82h02q：00c048h14q：002018h4.2总结这次的课程设计相对来说还是比较简单的，最难的在于接线方面，因为这次实验要接的线非常多，而且实验过程中不允许有任何一根接线出现差错，一根线接错就会导致整个实验的失败。在实验的运行阶段还要看看电脑与实验设备的好坏，这也是实验成败的关键。课程设计心得及体验： 这次的课程设计总体上完成的还是比较顺利的。在最开始的时候，没有认真的听老师讲解实验的方法及过程，导致实验开始的时候无从下手，想必大多数同学和我一样，因为当时实验室都乱了。好在当时有个同学率先完成了实验，于是都纷纷向他请教，搞明白了之后就和自己的搭档一起做实验。但在接线的过程中出现了好几次的错误，不得不拼上自己的耐心和细心在哪好好接线。接线正确和实验原理搞明白之后基本上没有多大困难了。这次的