计算机组成原理课程设计——微程序设计报告书

(微程序设计)课程设计指南教师评价成绩单项目除以价钱优秀(100x90)良好(90x80)中间(80x70)合格(70x60)不合格(X60)给打分参考基准参考基准参考基准参考基准参考基准学习态度15学习态度认真，科学风格严谨，严格保证设计时间，按照任务书规定的进度开展各种工作学习态度比较认真，科学作风好，能及时圆满完成任务书中规定的任务学习态度仍然好，遵守组织纪律，基本保证了设计时间，按时完成了各种工作学习态度还可以，遵守组织纪律，按期完成任务学习马虎，纪律散漫，工作风格严谨，不能保证设计时间和进度技术水平和实际能力25设计合理性、理论分析和计算准确性、实验数据准确、实际实践能力、经济分析能力及计算机应用能力强、文献查询能力强、引文合理、调查研究非常合理、可信设计合理，理论分析和计算准确，实验数据比较准确，具有较强的实力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查研究比较合理，可信度高设计合理，理论分析和计算基本正确，实验数据比较准确，具有一定的实际实践能力，主要文献引用，调查研究比较可靠设计基本合理，理论分析和计算没有大错误，实验数据没有大错误设计不合理，理论分析和计算有原则上的错误，实验数据不可靠，实际实践能力下降，文献引用、调查和研究存在很大问题革新10重要的改进或独特的洞察力具有实用价值。有很大的改进或新颖的见解，实用性还不错有一些改进或新的看法有一定的看法观念陈旧论文(帐单，图纸)写作质量50严格的结构、逻辑、明确的水平、准确的语言、流畅的文字、完全标准化的要求、整洁的书写或用计算机书面打印；图形很整齐很清晰结构合理，符合逻辑，文章层次清晰，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，写井井有条的内容，或者用电脑打印文章。图形干净清晰结构合理，层次比较明确，文理通顺，基本符合规范化要求，写作比较整齐。图形比较整齐清晰结构基本合理，逻辑基本明确，文章仍然流畅，勉强达到规范化要求。图纸比较整齐内容空洞，结构混乱，文字表达不清，错别字多，达不到规范化的要求。图形不整齐或不清楚指导教师评价分数：指导教师签名：年月日重庆大学本科课程设计任命书课程设计标题微程序设计大学计算机学院职业计算机科学和技术年级2006已知参数和设计要求：使用微程序控制器实现以下命令功能:CALLaddr调用命令功能与80X86相同，addr是8位二进制地址返回到： ret内存-存储传输：MOV memi、memjMemi (memj)、ij、Memi内存单元地址带右移的加法运算：ADD Ri、Rj、N；Ri (Ri) (Rj)N，Rj的内容不变N=0-7学生必须完成的工作：根据模型计算机的数据路径和微程序控制器的工作方式，设计每个命令格式和编码，实施每个机器命令微代码，根据定义的机器命令，直接编写包含以下命令的应用程序：参考实验5.3，6.1。机器调试和准确的结果输出，提供完整的设计报告。当前数据收集情况(具有指定参考):计算机组成原理实验指导书计算机组成和设计，David A.Patterson编，Tsinghua university press，2003年12月计算机组织与结构，William Stallings篇，高等教育出版社，2001年8月计算机组成与系统结构，李雅民篇，清华大学出版社，2000年4月课程设计工作计划：2008-2009年1年级14周任务发布日期2008年12月8日完成日期2008年12月8日指导教师(签名)学生(签名)说明：1，大学，专业，年级写全名，如：光电工程学院，测量和控制技术，2003。2、除了签名外，这张表还可以用电脑打印。此表没有足够的附加页面，但必须将页码添加到页脚中。计算机配置原理课程设计报告一、设计目的：综合所学的计算机原理知识，设计和实现更完美的计算机。利用计算机原理知识，掌握解决问题和设计指令程序的能力。通过课程设计的综合教育，开发实际分析问题，制定程序指导和实践能力，团队合作精神，帮助学生系统掌握计算机组成原理课程的主要内容。二、设计要求：设计要求：使用微程序控制器实现以下命令功能:CALLaddr调用命令功能与80X86相同，addr是8位二进制地址返回到： ret内存-存储传输：MOV memi、memjMemi (memj)、ij、Memi内存单元地址带右移的加法运算：ADD Ri、Rj、N；Ri (Ri) (Rj)N，Rj的内容不变N=0-7根据模型计算机的数据路径和微程序控制器的工作方式，设计每个命令格式和编码，实施每个机器命令微代码，根据定义的机器命令，直接编写包含以下命令的应用程序：三、微程序控制器原理：A.微程序控制的基本思路：1.几个微指令编译成一个控制一步操作的微指令；2.几个微指令构成了描述一个机器指令执行的微程序；3.微程序预先保存在控制内存中，执行机器命令时再拿出来。B.基本配置：控制内存、微指令寄存器、微地址寄存器、地址传输逻辑方块图：图1微程序控制器配置方框图控制内存(CM):将实现所有命令系统的微程序存储在CPU上。要求更快的速度和更短的读取周期的只读存储微指令寄存器：存储当前由控制存储器读取的微指令信息。分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分。其中微地址寄存器确定下一个要访问的微命令的地址，微命令寄存器存储微命令的操作控制字段和判别测试字段(p)中的信息地址传输逻辑3360自动完成微地址修改操作。微程序控制器：微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行。也就是说，当前命令的功能转换为用于可控制硬件逻辑组件的操作的微命令序列，数据传输和各种处理任务完成。其执行方法是对控制每个零件行为的精细命令的集合进行编码。也就是说，精细命令的集合像模仿机器命令一样用数字代码表示。这种表达称为微指令。然后，可以用一个称为微程序的微指令序列表示一个机器指令。微程序存储在称为控制内存的专用内存中，如图2所示6MA5-MA02I7-I2P4-P1T4地址T16Se6.se0T2CLR6Ua5.ua0T2UIR微指令CM2816*324个字符S3.A8abcqQ D命令解码单元3-8解码器指令寄存器IR图2微程序控制器方框图C.微程序控制计算机操作过程：以下是：描述了微程序如何通过运行程序控制计算机操作，直到计算机启动和停止计算机打开时，首先由重置信号(Reset)打开电源，然后执行的第一个命令的地址被发送到PC，一个“指”微命令被发送到微命令寄存器，一些其他相关状态位或寄存器被置于初始状态。电压达到稳定时，自动启动计算机，生成位电位和操作脉冲。要使计算机正常工作，必须确保电路开机后第一个机器周期信号的完整性，并在相应的CPU周末开机后发出第一个操作脉冲。然后，计算机开始运行程序，继续删除命令并执行命令。程序可以保存在固定内存中，也可以使用内置于只读内存(ROM)中的小型引导程序，将要运行的程序和数据从外部设备移动到主存储中。实现每个命令的微程序保存在微程序控制器中。当前执行的微指令从微程序控制器中取出，放入微指令寄存器中，由微指令的控制字段中的各位控制直接信息和数据的传输，并适当地处理。发生停机或外部停机命令时，必须在当前命令运行后停止，或至少在系统周期结束时终止。停机后重新启动计算机，您可以继续工作，不会出错。四、总体设计(系统配置):实施简单的CPU，继续基于此CPU构建简单的型号计算机。CPU由运算符(ALU)、微程序控制器(MC)、通用寄存器(R0)、命令寄存器(IR)、程序计数器(PC)和地址寄存器(AR)组成，如图3所示。虽然此CPU在写入相应的微命令时提供执行机械命令的功能，但机械命令通常保留在主内存中，需要CPU和主内存挂钩才能具有实际意义，因此您可以通过将主内存和基本输入/输出部件添加到该CPU来配置简单的型号计算机。图3默认CPU构成原理图程序计数器PC:程序计数器PC将8位计数器配置为两个可预设的4位二进制计数器。“发送”命令使用“可预设”，因为需要直接修改PC值。电路原理如下图所示。88罗德T4LDPCPC(74LS161)PC(74LS161)图3程序计数器PC地址寄存器AR:地址寄存器存储由74LS273访问内存时的地址信息。电路原理如下图所示。88AR(74LS273)T4Lda图4地址寄存器AR指令寄存器IR:命令寄存器IR存储作为程序跳转控制的命令解码器电路的输入运行的机器命令。电路原理如下图所示。88IR(74LS273)T4LDIR图5命令寄存器IR寄存器堆R0:寄存器R0中使用的芯片是74LS374，它是8个三状态D-FF。R0电路原理如下图所示。R0-B88R0(74LS374)T4LDR0图6寄存器R0如图：所示的数据路径图8数据路径图五、详细设计微程序功能设计：(1)命令设计助记机脚本说明add 00000000 * * * * * * * * * * * *(data 1 data 2)1-r0OUT 0011 0000 R0-OUTMOV 0100 0000 (addr1)-(addr2)Ldi 0110 0000 * * * * * * (data)-r0调用Call0111 0000 * * * * *子例程返回RET: 1000 0000子例程ADD是3字节命令，后面两个* * * * * * * * * * * * *OUT是输出；MOV命令将数据从内存地址1传输到内存地址2。由于是单字节命令，在执行微命令时，输入IN单元要操作的内存地址。LDI以双字节命令的形式发送后面的* * * * *到R0；CALL是调用子例程还是双字节指令，* * * * * * * * * *是调用子例程的入口地址。RET命令用于子例程的结尾，并帮助子例程正确返回。(2)微指令设计根据机器命令实现的功能绘制微程序流程图。微程序流程图：0001Pc-arPC 1M-aa向左移动1-R0Pc-arPC 1M-bA B-A300A090D0C0BPc-arPC 1M-arP1诺夫010330In-arR0-mM-r0In-ar3408070601Pc-arPC 1M-r0360111A-PCPc-mPc-arPC 1M-aR0-ar370113141516R0-arM-PC380112R0 IO0133ADD出局MOVLDI呼叫RET所有微程序设计完毕后，对每个微指令进行编码。下表是将微程序流程图转换为微命令格式的“二进制微代码表”。二进制微代码表地址十六进制第五名S3-S0a字段b字段c字段MA5-MA000000000000000001006D43000000000110110101030001000001110000013000