复杂模型计算机的设计_任务书

1、课程设计报告课程名称计算机组成原理课题名称复杂模型计算机的设计专 业计算机科学与技术班 级学 号姓 名指导教师 陈华光、陈多、邓作杰2013年 9月 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称计算机组成原理课 题 复杂模型计算机的设计专业班级学生姓名 学 号（填全称）指导老师 陈华光、陈多、邓作杰审 批陈华光任务书下达日期2013年9月3日任务完成日期 2013年9月 日设计内容与设计要求1 .设计内容模型机是由五个部分组成的计算机，通过它可以理解计算机整机的结构及功 能，理解CPU、存储器、中断控制器、总线的结构及实现逻辑和各部件之间的 接口关系。本次课程设计的主要内容是利用西安唐都公司的TDN-

2、CM+的内部可编程资源，设计一个模型计算机。本课程设计的主要目的是通过部件级的模型 机的设计和调试，使学生理解计算机由5部分组成，掌握计算机的工作过程，从 “指令一微指令一微操作”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念， 并 培养学生分析和解决实际问题的能力，同时增强学生的动手能力。2.设计要求：（1）借助于TDN-CM+的内部可编程资源，运算器单元，控制存储器，微命 令寄存器，地址转移逻辑，微地址寄存器，控制时序信号单元，寄存器组，总线， 输入输出单元等，用微程序的方式设计一台的模型计算机。设计包括模型计算 机组成的设计，指令系统的设计，并用汇编语言完成设计并调试成功。（2）复杂模型机的

3、设计要求（参考P107-115）模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、 I/O指令、访冋 及转移指令和停机指令。设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址。设计2条访内指令，即存数（STA）、取数（LDA ），2条转移指令，即无条 件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC ）。设计2条I/O指令，输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令。设计停机指令1条用单字节表示。（3）调试的程序第一组地址（H）内容（:H）助记符说明$P0044IN 01 R0INPUT device-R0$P0146IN 01 R2INPUT device-R2$P029

4、8ADC R2 R0R2+R0+CY-R0$P0381MOV R0 R1R0-R1$P04F5RLC R1 R1R1右移一位$P050CBZC 00 0000-PC$P0600第二组地址（H）内容（:H）助记符说明$P0045IN 01 R1INPUT device-R1$P0100LDA 00 00 R0(20)- R0$P0220$P0386MOV R1R2R1-R2$P04A8SBC R2R0R2-R0-CY-R0$P05F5RLC R1R1R1右移一位$P060CBZC 000000-PC$P0700第三组地址（H）内容（:H）助记符说明$P0046IN 01 R2INPUT devi

5、ce-R2$P0184MOV R2 R0R2- R0$P0244IN 01 R0INPUT device-R0$P0398ADC R2R0R2+R0+CY-R0$P04E2COM R2NOT R2 -R0$P0506STA 00 0A R2R2 -(0A)$P060A$P070CBZC 000000-PC$P0800在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并 进行适当的分析。要求,同一小组的每个同学必须分析一条不同的机器指令的微程序的组成 ，说 明组成该机器指令的每一条微指令的微命令（不同的控制信号的组成）。第1组- 第3组的要求修改一条微指令。（4）按本任务书的要求，

6、编写课程设计报告（Word文档格式）。并用A4的复印纸打印并装订。（5）在规定的时间内，请各班学习委员收齐课程设计报告在星期五交陈华光老师。3分组及安排分4组，学号除以4取余数，余数为0的同学做带移位基本模型机1、余数 为1的同学做复杂模型机1,余数为2的同学做复杂模型机2,余数为3的同学 做复杂模型机3,每个组必须独立完成指定的题目，每个同学按要求独立完成课 程设计报告。4.成绩评定程序设计方案是否合理；程序设计是否正确；调试结果；设计说明书的质量 高低；答辩时回答问题情况；课程设计周表现情况；总评成绩记入“课程设计成 绩评分表”。二、进度安排第1周-2周，具体安排如下:星期时间班级内容地点

7、第1周任务安排E-510接线E-510调试E-510系统调试实现E-510接线E-510调试E-510系统调试实现E-510附：课程设计报告装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（A4大小的图纸及程序清单）。 正文总字数要求在 5000字以上（不含源程序代码）。（以下内容仅供参考，同学自己独立完成）目录一、课题的主要功能二、总体设计方案1模型机的逻辑框图2、用框图语言表示模型机的指令执行流程三、数据格式和寻址方式的设计1数据格式2、指令格式四、指令和微程序的设计五、线路连接图六、微程序流程及说明七、课程设计的收获及体会八、参考资料计算机科学与技术系课程设计评分表（以下内容仅供参考，同

8、学自己独立完成）一、课题的主要功能:、总体设计方案（1）复杂模型机的逻辑框图以控制器为中心，首控制器从指令寄存器取得指令，编译指令，再输出 微控制信号，控制ALU勺运算，PC加一，并且从RAh中取出数据运算，运算后再把 结果通过数据总线存到RAM在指令寄存器读去下一条指令，依次循环。图1复杂模型计算机逻辑框图2、用框图语言表示模型机的指令执行流程（下图仅供参考，取自己用到的指令取部分框图）=Hzz L-HmW vnr| IgBI:*yc.7M52E-SIS 5-r二亠二=H- -isA=Ks sHWV1z_sK=z F-i72 i亍*19E IpMii：1扇3W二八A7.-?E Z 臣?*/

9、一S N山二?!二r d ,rv-A=.M寥二W#* _ *hFF警-*=士：:亠E.*2pff-TShT75/=!H 丽2 11 -h二 丁s* 33:TIs7 i不C图2 模型计算机逻辑框图三、数据格式和寻址方式的设计1、数据格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为8位，其格式如下:76 5 4 3 2 1 0符号尾数其中第7位为符号位，相对于十进制数值表示范围是：2 7 00I01idE00M1000D00M1100D010001rd010110rd011000000110 00 00功能rdr$ rdrs+ td+cv rd-rs-rd-cy5-rd rd-lrd rsArd

10、 rd rdrd rs id rs rd-E-* r$rd E*PC当 cY-i mE- PCjddi rdrd 算术逻辑运算指令用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如 下:7 6 5 43 210OP-CODErsrd其中，OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定:Rs 或 rd选定的寄存器00R001R110R2（2）访问指令及转移指令模型机设计2条访内指令，即存数（STA）、取数（LDA），2条转移指令, 即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC），指令格式为：7 65 43 21 000 :MOP-CODERDD其中，OP-CODE为

11、操作码，rd为目的寄存器地址（LDA、STA指令使用） D为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：寻址模式M有效地址E说明00E= D直接寻址01E= (D)间接寻址10E= (RI) +DRI变址寻址11E=(PC +D相对寻址I/O指令输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下:7 6 5 43 21 0dp-CC)DEaddrrd其中，addr=O1时，选中“INPUT DEVICE ”中的开关组作为输入设备，addr=10 时，选中“ OUTPUT DEVICE ”中的数码块作为输出设备。（4）停机指令指令格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODE000

12、0HALT指令，用于实现停机操作四、指令和和微程序的设计(1) 指令系统本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。表X列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。按照系统建议的微指令格式， 参照微指令流程图， 将每条微指令代码化， 译成二进制代 码表，表X即为将图X微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表” 。并将 二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件，见下表 X。2423222120191817161514 1312 11 10987654321S3S2S1SOMCnWEA9A8ABCAIA5lJA5l

13、JA5日字段151413迪择Q0D01LDPiD10LDERL11LDER2】0口LDIRi01LOADi10LDAR1211ID0000010I0RD-B011RI-B100299-B11ALU-B110PC-B981遗择DD00D1P(l)1QP(2JDIIP(3)1D0P(4)1D1AR110LDPC要求，同一小组的每个同学必须分析一条不同的机器指令的微程序的组成，说明组成该机器指令的每一条微指令的微命令(不同的控制信号的组成)。五、线路连接图i AL J ILA KI. XJ.a h曲s. m L MTSIGA1. I. MTS A I：CH LNIILDLi L/MCv毅殳B=BMN

14、SEIShiNS UN ITCA ZLXL I L.MCOldikaHIII I .1 V1CR：JUM RULLtRRkG L Mt凸二g=F=eo1_nJ*JiCirrcUiLJKLSi L.M .JJ- LtD-H D-U.：L：ML HL $OIJ1DK2ALL Li5 ALUARLOAD曲ITllIUj口塑I3KlbH11 hHLU DR IL.UDH：ALU.bl 24BlM16 QMt? DLiU1 N，T CV2.aoakDStfTLU Ki 】l富B KU4J 111 JiLU1R DI ILDAR HT LjOAIJ 申 ADJ5KJ5 OHO idivDMAIN MEM Cb NPUT DEVICED7；SLJ3QU典站Q(X； PL ： DEVICE六、微程序流程及说明要求，同一小组的每个同学必须截取不同的机器指令的微程序流程图，主要是与四中分析的一致！七、