组成原理课程设计

郑州轻工业学院郑州轻工业学院 计算机组成原理课程设计计算机组成原理课程设计 总结报告总结报告 题题 目 目 简单微型机的微程序自增指令设计 姓姓 名 名 学学 号 号 541007010207 姓姓 名 名 学学 号 号 541007010208 姓姓 名 名 学学 号 号 541007010213 专业班级 专业班级 计算机科学与技术 10 02 班 院院 系 系 计算机与通信工程学院 指导老师 指导老师 段赵磊 张 杰 李健勇 熊 坤 成成 绩 绩 时间 时间 2012 年年 12 月月 24 日日 至至 2012 年年 12 月月 28 日日 0 郑州轻工业学院郑州轻工业学院 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 题 目 简单微型机的微程序自增指令设计 专业班级 计算机科学与技术 10 02 班 姓 名 学 号 541007010207 姓 名 学 号 541007010208 姓 名 学 号 541007010213 主要内容 在掌握部件单元电路实验的基础上 进一步的将其组成系统地构造一台基 本模型计算机 本实验是实现对于存入的一个已知数 执行自己设置的微指令 的程序之后 实现一个已存入的数据的自增的结果 基本要求 01 熟悉计算机中的微程序控制器原理 02 理解计算机中各个寄存器在实验中数据的变化情况 熟悉本实验中涉及 到的寄存器 程序计数器 PC 数据地址寄存器 AR 数据缓冲寄存器等 03 了解计算机中一条微程序指令执行时 涉及到的寄存器变化情况 04 对于取指指令 执行指令 微指令的基本格式等基础知识的巩固 主要参考资料 计算机组成原理 第四版 白中英主编 科学出版社 完成期限 2012 年 12 月 28 日 指导老师签名 课程负责人签名 2012 年 12 月 24 日 1 目录目录 一 设计思想综述 3 二 指令系统设计 4 三 指令流程图 5 四 微指令设计 6 五 课程设计总结 7 课程设计成绩评定表 8 2 1 1 设计思想综述设计思想综述 本实验中是对于已存入数据进行的自增的操作设计 程序入口找到之后 进行取指令的操作 操作之后 AR 0 PC 1 程序进 行 p测试 依据程序中机器指令给出的代码 将跳入到数据开关打开进行数 据 x 送至 R0 操作 之后转入取指令 AR 1 PC 2 经过 p 测试之后 转入到 ADD 操作中 此时 AR 2 PC 3 内存中的数据 01 送至 DR2 即 DR2 1 接着将 R0 存至 DR1 然后进行加法操作 将操作结果放置在 R0 中 即 R0 DR1 DR2 实现数据的自增连续性 是在上述的基础上 程序执行完第一次的操作加 法之后 会转入取指操作中 AR 3 PC 4 进行 p 测试 转入到跳转中 将程 序计数器 PC 置 1 设计过程中将内存 ram 中放置的就是数据 01 可以使用此数 值 这样使得计算机的状态恢复到计算机执行加法操作的状态 如此就实现了 一个计算机微程序自增的操作 在本实验中体现出来的就是跳转指令的操作 对于程序计数器 PC 的强制置数的操作 然后恢复至相加操作前的状态 这样构 建出来的就是一个死循环的程序 简单来说实验中使用的机器指令包含有输入操作 加法操作和一个跳转的 操作 3 二 指令系统设计二 指令系统设计 助记符 操作码 地址码 说明 IN R0 SW 0010 0000 数据开关状态 R0 ADD R0 09H 0100 0000 0000 1001 R0 09H R0 JMP addr 0110 0000 0000 0000 addr PC 机器指令格式说明 地址 机器代码 助记符 00 0010 0000 IN R0 SW 01 0100 0000 0000 1001 ADD R0 09H 03 0110 0000 0000 0001 JMP 01H 09 0000 0001 4 3 3 指令流程图指令流程图 运行微程序 IN ADD JMP PC AR PC 1 RAM BUS BUS IR 01 09 02 0A 03 04 05 06 P SW R0PC AR PC 1 RAM BUS BUS AR RAM BUS BUS DR2 R0 DR1 DR1 DR2 R0 RAM PC PC AR PC 1 07 01 01 0B 01 04 05 5 4 微指令设计微指令设计 微地址 32 位微指令代码 操作说明 MO0 00 00 00 80 空操作 MO1 20 00 60 40 PC AR PC 1 MO2 00 80 10 12 RAM IR MO3 00 80 40 20 RAM AR MO4 00 80 08 A0 RAM DR2 MO5 80 00 04 60 R0 DR1 MO6 40 29 02 80 DR1 DR2 R0 MO7 00 C0 20 80 RAM PC MO8 00 00 00 00 操作中未使用 MO9 00 00 02 81 SW R0 MOA 20 00 60 C0 PC AR PC 1 MOB 20 00 60 D0 PC AR PC 1 其中 32 位微指令格式表如下 M25M24M23M22M21M20M19M18 CBAAR 未使用 P3A9A8 M17M16M15M14M13M12M11M10 CELOADCNMS0S1S2S3 M9M8M7M6M5M4M3M2 P2LDARLDPCLDIRLDDR2LDDR1LDR0WE 876543M1M0 UA0UA1UA2UA3UA4UA5P1SW B 6 5 5 课程设计总结课程设计总结 如实的讲 一开始的时候 对于计算机微程序真的很是麻木 我们对于计 算机程序的执行也是比较的模糊 一周的计算机组成原理实验课 我们理清了 微程序的指令执行流程 对于计算机的程序执行有了一个比较清晰的理解 对 于计算机组成原理这门课程也有了深刻的理解 特别是所学知识的运用有着很 重要的作用 一周的课程设计 我们渐渐的熟悉了计算机中国的运算器 存储器 微程 序控制器的运行以及实现过程有了比较深刻的认识 在这次的课程设计过程中 遇到的最大的困难就是在于对于程序中的 p测试不是很清楚 通过与其他小 组的讨论 互帮互助 我们最终了解之后 渐渐的熟悉了实验中给出的一个实 例的所有的流程 实验原理的实验课 我们终于渐入佳境 当然也还有一些开 始的时候对于 32 位指令码的对于下一条地址对应的六位的基址的开始不清晰到 最后的理解透彻 这对于我们对计算机的顺序执行豁然开朗 在设计指令代码 过程中各个指令按顺序编码设计 且在测试机器指令程序的时候 程序必须按 顺序执行 在设计微程序的过程中 先根据微指令流程图写出每条微指令对应 的微程序 通过 P 1 测试找到下一条指令的入口的微地址 这次课程设计对我们思维的逻辑能力的锻炼有了一定的提高 对于计算机 组成原理这门课的知识框架也有了清晰地认识 这对我们今后从事计算机硬件 设计是大有裨益的 在设计的过程中虽然遇到了一些问题 通过与老师同学的 交流最终解决了所遇到的问题 7 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 评定项目内容满分评分总分 学习态度 学习认真 态度端正 遵守纪律 10 答疑和设计情况 认真查阅资料 勤学好 问 提出的问题有一定 的深度 分析解决问