计算机组成原理课程设计报告

1、成 绩评 阅 人评阅日期计算机组成原理课程设计设计题目： 复杂模型机 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 复杂模型机一设计题目复杂模型机设计二设计目的综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机3 设计说明1.数据格式复杂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，数值表示范围是：-27x27-1。2.指令格式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、访问及转移指令和停机指令。（1）算术逻辑指令设计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，其格式如下：7 6 5

2、43 21 0OP-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rs选定的寄存器00R001R110R29条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表6-1。(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 000MOP-CODErdD其中，OP-CODE为操作码，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01

3、E=(D)间接寻址10E=(RI)+DRI变址寻址11E=(PC)+D相对寻址本模型机规定变址寻址寄存器RI指定为寄存器R2。(3) 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 0OP-CODEaddrrd其中addr=01时，选中“INPUTDEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“OUTPUTDEVICE”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-CODE0000HALT指令，用于实现停机操作。3、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

4、令4条，输出输入指令2条，其他指令1条。下表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。表 6-14.控制台指令为了方便调试，且能写入数据和程序，以及显示内存中的数据，本模型机设计了两条控制台指令，它们由两个开关SWA，SWBB的状态来定义，如下表所示：SWA SWB 控制台指令 00KRE（读内存）10KWE（写内存）11RP（启动主程序）（1）KWE写内存：其功能是把控制台数据开关的内容作为程序或数据写入由地址灯指示的内存单元。（2）KRE读内存：其功能是把控制台数据开关的内容作为程序地址，送入地址寄存器，然后以该单元为起始地址，连续读出所有单元的内容。内存单元以及该单元的数据由控制台上的数

5、据灯给出指示。（3）RP启动程序：其功能是将数据开关的内容作为作为程序地址送入PC，然后转入公操作。5. 停机指令指令格式如下：7 6 5 4 3 2 1 0OP-CODE 0 00 0这类指令只有1条，即停机指令HALT，用于实现停机操作.6.系统简介本系统是一台八位模型计算机，它由微程序控制器、数据通路、时序发生器等三大部分组成。它有16条基本指令，其中算术逻辑指令9条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入/输出指令2条及停机指令1条。采用二进制代码开关作为输入设备，实现人机对话。7.主要部件的工作原理通常把许多寄存器之间传送信息的通路，称为“数据通路”。信息从什么地方开始，中间经过哪些寄

6、存器，最后传送到哪个寄存器，这些工作是由称为“操作控制器”的部件完成的。对数据通路和时序部分，我们直接使用了CM+实验仪器的现成电路。本次课程设计的主要任务是微程序控制器部分。微程序控制器的基本思想是把操作控制信号编成微指令，存放在E2PROM中，当机器运行时，一条一条的读出这些微指令，从而产生全机所需要的各种操作控制信号，使相应部分执行所规定的操作。四 总体设计本模型机的数据通路框图如图6-1。根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址，如图6-2。图6-1 数据通路框图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，并将二进制代码表转换为联机操作时

7、的十六进制格式文件，见表6-2。表6-2图6-2 微程序流程图5 调试运行1程序：地址汇编符号指令格式功能说明二进制十六进制00IN 01 R20100 01014501->R101IN 01 R10100 01104601->R202ADC R1 R21001 011096R1+R2+CY->R203MOV R2 R11000 100189R2->R104LDA0000 001002(E)->R105 0000 10011000 0000096005H->PC停止指令06选择联机软件的“【转储】【装载】”功能，在打开文件对话框中选择下面所保存的文件，软件自

8、动将机器程序和微程序写入指定单元。选择联机软件的“【转储】【刷新指令区】”可以读出下位机所有的机器指令和微指令，并在指令区显示，对照文件检查微程序和机器程序是否正确，如果不正确，则说明写入操作失败，应重新写入，可以通过联机软件单独修改某个单元的指令，以修改微指令为例，先用鼠标左键单击指令区的微存TAB按钮，然后再单击需修改单元的数据，此时该单元变为编辑框，输入6位数据并回车，编辑框消失，并以红色显示写入的数据。运行程序联机运行进入软件界面，选择菜单命令“【实验】【复杂模型机】”，打复杂模型机实验数据通路图，选择相应的功能命令，即可联机运行、监控、调试程序。按动CON单元的总清按钮CLR，然后通

9、过软件运行程序，当模型机执行完OUT指令后，检查OUT单元显示的数是否正确。在数据通路图和微程序流中观测指令的执行过程，并观测软件中地址总线、数据总线以及微指令显示和下位机是否一致。机器转载：$P0045 $P0146 $P0296 $P0389 $P0402 $P0509 $P06602. 运行与调试 程序运行说明： 本程序主要想输入两个数到R1，R2，然后R1+R2=R2，再把R2赋给R1，然后再用取数指令把05地址的数取到PC，最后是停止指令，下面是相关截图6 总结 从一开始，看了课程设计的要求，就感觉不会做，不知道做什么，后来知道实验指导书上有个类似的实验，看了一遍指导书。大概知道了步骤。 一开始接线就花了不断时间，期间出错误了，软件测试说连线有问题，那个单元出错了，弄了好久，把软件提示说错误的线全换了一遍，还是不行，就这样花了一天时间接线，没接好，第二天去换了个试验箱接线就成功了，期间接线检查错误的时候也熟悉了实验线各种UNIT,和了解了上面的接口，所以说在检查错误期间也并不是说毫无收获。紧接着看实验指导书，了解那些指令的作用，问老师，看懂指导书上的指令例程，然后自己开始编程，再把程序加载进去，看是否与编程结果运行是否一样，并看懂通路图上的程序走向。一开始都是一头雾水，这期间都需要一个过程，慢慢学习和摸索，请教同学,才能明白个大