计算机组成原理—模型机设计报告

1、计算机组成原理-模型机设计报告作者姓名：专业：网络工程学号：指导教师：完成日期： 2016 年1月6日课程设计任务书 31课程设计目的 32课程设计设备 33课程设计内容 43.1 课程设计原理 43.2 实验步骤 64课程设计结果 105课程设计总结 145.1 课程设计的心得、经验教训及注意事项 145.1.1 心得体会 145.1.2 经验教训 145.1.3 注意事项 14参考文献 14课程设计任务书学生姓名： 专业班级：1320552指导教师： 工作单位： 题目：基本模型机的设计与实现初始条件1 .完成计算机组成原理课程教学与实验2 . Proteus仿真系统要求完成的主要任务(包括

2、课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要 求)1 .掌握简单指令系统计算机的微控制器功能与结构特点2 .熟悉Proteus仿真系统3 .在Proteus仿真系统中确认运行结果4 .形成简单指令系统计算机的整机概念1课程设计目的设计并实现基本模型机：(1)理解计算机工作原理(2)设计并验证一个定点计算机模型(3)增加一个浮点运算单元2课程设计设备PC机 + Win 2003 + proteus 仿真器3课程设计内容3.1 课程设计原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是以人为模拟产生为主，而本次实验 将能在微程序控制下手动产生各部件单元的控制信号，实现特定指令的功能。如运算器实验中对

3、74L1 181芯片的控制，存储器中对存储器芯片的控制信号， 以及几 个实验中对输出设备的控制通过 LED灯来显示结果。这里，计算机数据通路的控制 将由微程序控制器来完成，CPU 从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个 指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。本实验采用五条机器指令：IN （输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输 出）、JMP（无条件转移）。基本模型机数据通路框图：教育资料基本模型机微程序流程图:运行殿程序PC->R PC+1RAM->BUSBUS->IR白DOesp 11.1三T白UTJHP未定义未定义里P

4、C->ARPC + 103RAMH>BUS BUS->AR94RAM->BUSBUS->DR20BFC=>白衣PC+1PC->ARPC+1RAM->BUS BU5->ARQCRAM->BUS BUS->AR0196R6->BUSBUS->RmRAM->BUS 甘 USfLEDR0->DR1(DR D + (DR2)3.2实验步骤1、该基本模型机主要有运算器和存储器两大功能器件构成，首先设计运算器并对其进行功能验证(1)实验原理图:LDOR|k->醐根总物LDC>R2(2)实验电路图:(3)功能

5、验证：如图：通过下方的单刀双掷开关控制数据的输入，两个74LS273进行数据的锁存，通过181进行运算，将实验结果通过 74LS245经总线输出，最后结果由LED显示。对其进行正逻辑的算数运算，及令 M=Q进行验证。初始状态：74LS245置于高电平，74LS273置于低电平，S& S2、S1、S0置0;通过开关输入数据，分别将 S& S2、S1、S0置于高低电平，验证下表。LEDS3 S2 SI SOM=0（算术运算）M=11逻辑运尊）CNN（尤进 位）Cf有进位）650000F=(65)f=附F=(9A)650001FHC)FT 口)FTF3)650010F=(BD)F=B

6、E)F=(42)650011F-(FF)FT。）FT。)650100F=(23)F=：24)F=(F2)650101F=(CA)F=(CH)F-(58)650110FT划F=(53)FTF)650111FT AB)FT AC)F=(D2)651C00F=(AO)F-(A1)F-(FF)651(XJF=(B5)F=(B6)F=(CD)fe51010FT网F=(KX1FTAF)65umF=(3C)F=(3D)）651100F=(CA)F=(CB)F=U)651101F-(71)FT72)FBD)65HIDFT")FQ)F=(C)65HUF=(64)FT 65)F-(65)验证结果：运算器

7、连接正确。2、设计存储器并于运算器相连。(1)二进制开X单加（2）实验电路图:通过74LS373将数据写入6116存储器，然后将74LS245的导通开关关掉，读取6116里面的数据，并将数据以LEW的形式得以验证1S1711叩BDA101A202A3iS3MMB5刖H6用BTCBABj/PlD D D nID口口 1231，56 T fflQQQQff« Q 12 3 4 5 6 1 ge CO-DDDDD D F一-lrMER S-S. LT>R .: 7-H3; .茅-I'''.: SW20岑 1-nJDT。笔尸.:-Euaumr -(3)读写操作：

8、初始状态：74LS273置于低电平，6116关闭。写操作：通过开关，手动输入 8位2进制数作为地址存储，SW19R于高电平，完 成写操作后关闭。读操作：通过6116进行读操作，完成地址的存储。4课程设计结果1、实验电路图2、实验结果地址操作数输出011100010000000100000010地址的写入:教育资料教育资料CDU1八R7 4LS3 r3 SW20 -i-=« - -sa “- LSWR3T 3 .?TEXT> .SE835SSB 但巴Wk . .TEXT> TE swig.口用一8cTEXT> .操作数的写入1 UPE - <TET>:即同

9、季同乖I二MEF 6116 *TeRt<<<<<<<<<<< 心芸CDECNLjDCD.SW2Q * ' _ 白 - JQALRCTq TEXT> .ooEb LmirtbstciM |iu lu口口口 nna 口 n Io ±R910k <TEXT> SM订关闭存储开关，打开运算器，273高电平有效，245低电平有效5课程设计总结5.1 课程设计的心得、经验教训及注意事项5.1.1 心得体会通过本次实验理解了计算机的工作原理，设计并验证了一个定点计算机模型， 实现了浮点运算的功能。在之前的单

10、个运算器与存储器实验中能够在老师的指导下 完成基本任务，在基本模型机的实验中遇到了一些问题， 但通过与同学的讨论最终 完成了实验。思考内容：片内总线与系统总线的功能不同，片内总线是芯片内部的总线，是CPUS片内 部寄存器与寄存器之间、寄存器与ALU之间的公共连接线。系统总线是系统内各功 能部件之间相互连接的总线。5.1.2 经验教训在做单个的运算器、存储器的实验时，通过老师的指导可以完成基本功能，但 是对知识点掌握不是很熟悉，有些细节问题没有注意到，导致在本次的课程设计中， 出现了不少问题。但通过与同学的讨论，最终得出正确设计方案。在以后的学习生活中，我一定会力求把握每个知识点，注重理论与实际的结合。5.1.3 注意事