计算机硬件课程设计简单模型机设计 - 图文

计算机硬件综合课程设计报告

简单模型机设计

一、设计要求

硬件：TDN-CM+计算机组成原理实验系统一台，PC机一台，排线若干，串口线一根。 软件：CMP软件

二、设计目的

1. 通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、 微

程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。

2. 通过这次课程设计，建立整机的概念，对程序进行编辑，校验，锻炼理论联系实际的能

力。

3. 通过本次课程设计熟悉和训练设计思路与实现方法。

4. 通过本次课程设计锻炼团队合作的能力和团队问题的解决。

三、设计电路及连线

设计电路及连线实验图如下图1-1所示。

图 1-1 简单模型机连线图

四、设计说明

本次课程设计将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。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。

本次课程设计采用五条机器指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件转移），其指令格式如下（前4位为操作码）：

助记符 机器指令码 说 明 微程序入口地址 IN 0000 0000 “INPUT DEVICE”中 10 的开关状态→R0 addr 0001 0000 ×××× ×××× R0+[addr]→R0 11 ADD

addr 0010 0000 ×××× ×××× R0→[addr] 12 STA

addr 0011 0000 ×××× ×××× [addr]→BUS 13 OUT

addr 0100 0000 ×××× ×××× addr→PC 14 JM P

其中，IN为单字长（8位），其余为双字长，×××× ××××为addr对应的二进制地址码。 设计数据通路框图如图1-2所示。微代码定义如表1-1所示。

BUSALU-B地址总线S3S2S1S0AR(74273)ALU(74181)MLDARCNPC-BW/RLOADPC（74161）LDPCT4数据总线W/R时序微控器T3CECEOUTPUTCELED-BW/RMEM（6116）LDDR1T4DR1(74273)LDDR2T4DR2(74273)R2-BR2(74374)R0-BR0(74374)R1-BR1(74374)LDR2LDR1LDR0T4T4T4SW-BCS0CS1CS2CEINPUTIR（74273）LDIRT3CPU

图 1-2 数据通路图

表1-1 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 S3 S2 S1 S0 M Cn 15 0 0 0 0 1 1 1 WE 6 5 4 3 2 1 A9 A8 A B C uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0 A字段 B字段

13 0 1 0 1 0 1 0 选择 LDDRi LDDR1 LDDR2 LDIR LOAD LDAR 12 0 0 0 0 1 1 1 11 0 0 1 1 0 0 1 10 0 1 0 1 0 1 0

选择 RS-B

9 0 0 0 0 1 1 1 C字段

8 0 0 1 1 0 0 1 7 0 1 0 1 0 1 0 选择 P（1） P（4）

LDPC 14 0 0 1 1 0 0 1 ALU-B PC-B 五、设计步骤

1. 设计微程序流程图，如图1-3所示。