计算机硬件基础课程设计报告.doc

扬州大学广陵学院课程设计报告课程名称 计算机硬件组成原理课程设计设计题目 计算机整机实验 组员 徐凯霞 110047129 孙小敏 110047123 李俊 110047113班 级 软件81101 指导老师 葛桂萍 2013年7月2日 1、 课程设计目的与要求目的：通过对一个简单计算机的设计，深入了解实验计算机整机的内部构造。对计算机的组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有了更深的了解，加深对理论课程的理解，了解实验计算机的指令类型。要求：1 运算器：采用单累加器多寄存器结构（开关KA、KB、KC、KR 分别置左、右、右、左）。2 指令系统：多于16条指令，外设和内存统一编址、统一操作指令。3 内存寻址方式：寄存器直接寻址、寄存器间接寻址、直接寻址、立即数寻址。二、整机逻辑框图根据实验要求，实验计算机属多累加器结构。因此，应将实验仪上的KA、KB、KC、KD四组开关分别置为右、左、左、上的位置。另外，实验计算机和外设不妨采用I/O查询方式。其中相关部件为: 模型机的控制信号及含义：OOB: 外部数据总线 CG：ACT接数控制IDB：内部数据总线 OT：TMP接数控制A ：累加器 OB：BUFFER的输出控制ACT：累加器暂存器 CP：进位CY的指数控制TMP：暂存器 GI：IR1的接收控制ALU：运算器 CL：IR2的接收控制74153：二四选一 OI：IR1/IR2（地址）送LAB的控制R30：三态输出寄存器堆 RC：读内存BUFFER：输出缓存器 WC：写内存IR1、IR2：指令寄存器 B1：IABOAB允许74157：四二选一 B2：ODBIDB允许PC：程序计数器 B3：IDBODB允许LAB：内部地址总线 LP：PC接数控制OAB：外部地址总线 PCO：PC输出控制MIR：微指令寄存器 P+1：PC加1计数控制CM ：控制寄存器 MLD：微程序计数器MPC的接数控制MPC：微程序计数器 MP+1：微程序计数器MPC加1计数控制 /Cn、M、S0、S1、S2、S3：ALU功能控制整机逻辑框图如下：三、样机指令系统整机模型计算机的指令的IR1的高6位（I7I2）可以作为指令的操作码位，所以它的指令系统最多64条指令。加法指令ADD A，Ai；（A）+（Ai）A减法指令SUB A，Ai；（A）-（Ai）A数据传送指令MOV A，Ai；（Ai）A取数指令LDA Ai；（Ai）A存数指令STA Ai；（A）Ai左移指令RLC A；C、A左环移一位Ai （条件） A右移指令RRC A；C、A右环移一位条件转移指令JC/JZ/JA0/JMP Ai；停止指令HALT；置“0”RUN指令系统中指令格式为：单字节指令I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 OPOPAi 双字节指令I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 地址/数据OPOPaddrH addrL/data（其中，双字节指令中若是直接寻址方式，I2既是操作码，又是地址码的最高位a10。因此，访问内存和外设指令形式虽相同，但具有不同的操作码）四、样机微指令格式和指令微程序五、附接线图SA-X0-M16 SB-X1-M17 P0-CY P1-A0-SRP2-A7-SL CA-/-CC S3-M22 S2-M22S1-M21 S0-M20 /Cn-M19 M-M18CG-M11 OB-M8 OT-M10 CT-+5VRR-M1 A-I0 B-I1 P+1-M6GI-M7 CI-/-RCP CK- CLR-+5V OI-M15 B1-B3-RF KA-IAB0 KB-IAB1DR-M5 MLD-M4 MP+1-+5V MCLR-ROMCLK-PO MIG 接地 MD10MD6 接地 MD5 接I7MD4 接I6 MD3 接I5 MD2 接I2 MD1MD0 接+5V另外，还需添加“I/O询问口”电路，用于实现查询外设的状态。它可以和B2信号结合起来统一设计。因零标志取自ZD信号，所以零状态触发器的ZC信号无需控制。ZC=/(M12*) RC=M2+/CP=/(M13*) WC=M3+/WR=/(M0*) B2=RC+IAB2*IAB10CL=/(M14*)六、检测 1、 调试存取类指令地址 指令 指令编码002 55005 LDA002 80；（002）=55A006 02007 STA 00A A0;(A)=5500A地址中008 0A009 HALT FF;停机键入首地址005，按LOAD键和连续运行键STRT,查看00A地址单元中的内容单拍运行指令2、 调试算逻运算类指令地址 指令 指令编码003 A900B LDA002 80;（002）=55A00C 0200D MOV A0，A 44;(A)=55A000E LDA 003 88;(003)=A9A00F 03010 ADD A,A0 00; 55+A9=FE011 RRC A C4;FE右移一位为7F012 STA 015 A0013 15014 HALT FF015 007、 测试结果1、 结果为55H 过程显示如下：P9P8P7 P6P5(OAB信息) （ODB信息）0.0.5. 8.0.;LDA指令T0拍的信息0.0.6. 0.2.;T1拍0.0.2. 5.5.;T2拍0.0.7. A.0.;STA指令T0拍的信息0.0.8. 0.A.;T1拍0.0.A. 5.5.;T2拍0.0.9. F.F.;HALT指令T0拍的信息7. F.F. F F;T1拍2、结果为：（015）=7FH八、实验题目 05H F5H 06HFFH 07H86H1 （05H）-(06H)+(O7H)08H2 （08H）右移四位 09H3 （08H）左移两位 0AH9、 实验程序及结果程序：LDA 05 地址 ： 00B 指令编码 ： 80 00C 05 MOV R0,A 00D 44 LDA 06 00E 80 00F 06 SUB A ,R0 010 04 LDA 07 011 80 012 07 ADD A,R0 013 00 STA 08 014 A0 015 08 RRC A 016 C4 RRC A 017 C4 RRC A 018 C4 RRC A 019 C4 STA 09 01A A0 01B 09 RLC A 01C C0 RLC A 01D C0 STA 0A 01E A0 01F 0A 结果： 1 （05H）-(06H)+(O7H)08H 4CH2 （08H）右移四位 09H 04H3 （08H）左移两位 0AH F0H十、课程设计心得课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，当今计算机应用在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握计算机开发技术是十分重要的。 通过此次计算机硬件基础的课程设计，我感触很深。首先就说那个连接电路，只要稍有不细心的地方就会出错，那样下一步就无法正确完成。所以接电路是挑战我们极大的耐心和细心的过程，当然在我们的不懈努力下，还是很好的完成了此部操作，通过这次课程设计让我体会到了很多东西。我知道了计算机内部主要构成的部件，我了解了计算机指令系统的16条指令，以及寄存器的寻址方式和指令的执行流程，我们把课本上学到的东西运用到了实际操作过程中。这样一来，我们既可以很好的牢固的掌握书本知识，又能提高我们的动手能力，这是相当不错的一次锻炼自己能力的机会。 理论与实践虽然有区别但是理论是实践的基础，在接下来的学习过程中要注意课堂效率。一开始我们