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文档简介

12014 年计算机组成原理课程设计任务书X 位模型计算机的设计2014 年 12 月 1 日一、 实习内容设计一个 X（学生根据设计自己定）位指令字长的模型机，包括：运算器单元、控制器单元、寄存器组、内存单元。可采用以下 2 种形式：1） 模块化设计：对各模块调试通过后再将各模块连接在一起，指令格式可简单一些。可将实验设计的各模块修改后连接，在对原指令系统调试通过后，再进行扩展。 （强力推荐该方法）2） 在原 CPU 实验的基础上对原指令系统进行扩展，最少包含 3 种寻址方式。二、实习要求1. 设计一台模型机，定义至少 7 条机器指令：AND、ADD、SUB 、NOP、STA 、JMP，JZ。2. 推荐采用模块化设计方法，如将数据通路与控制器分开设计。3. 采用硬件描述语言 VHDL 为设计工具，进行大规模集成电路的设计仿真。4. 整理设计报告及相关的文档（包括指令格式、数据通路，微程序流程图，微程序代码，接线图，设计说明，程序源代码，仿真结果图、指令与数据在内存中的分配等） 。三、设计步骤1. 拟定指令系统要考虑指令的完备性、有效性、规整性；主要说明系统包括哪些指令以及指令格式。2. 模型机框图设计主要是数据通路的设计或选择，要说明如下内容：21) 通用寄存器的位数及个数2) 专用寄存器的位数及功能3) 总线宽度4) ALU 位数及运算功能5) 微命令的格式（长度、各位（或各字段）的含义） 3. 控制器的选择是组合逻辑控制器还是微程序控制器4. 绘制指令流程图5. 安排指令操作时间表（组合逻辑控制器）或者设计微指令格式（微程序控制器）6. 进行微操作信号综合与优化（组合逻辑控制器）或者编写微程序（微程序控制器）7. 编写 VHDL 程序代码源代码写在报告的附录中，模块说明写在 VHDL 实现一节8. 调试仿真四、参考数据通路为了降低难度保证在 2 周内完成，同学们可以参考如下单总线数据通路；图中有不完善的地方请自行补充。1.模型机数据通路框图 132、模型机数据通路框图 2参见实验模型机框图3模型机数据通路框图 3对实验模型机框图进行扩展。4.模型机数据通路框图 4图 B12。 1 5. 模型机数据通路框图 44四、调试与验证实验室全天开放 QUARTUS，ModelSim.，实验箱五、总结报告（每人一份） ，参见报告格式六、具体时间安排及要求设计时间：第 16 周验收时间：第 17 周七、参考资料计算机组成原理
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