计算机组成原理课程设计报告

课程设计报告

计算机组成原理 典型模型机设计与实验

院系：

专业：计算机科学与技术 姓名： 学号： 班级：计*** 指导教师：***

2016年12月24日

**大学

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目录

一、 设计目的 ..................................................................................... 2 二、 设计任务 ..................................................................................... 2 三、 实验设备 ..................................................................................... 2 四、 设计原理 ..................................................................................... 2 五、 指令系统设计 ............................................................................. 2 1.指令格式 ........................................................................................ 2 2.指令系统 ........................................................................................ 3 3.微程序入口地址的形成方法 ......................................................... 3 六、 设计过程 ..................................................................................... 4 1.生成指令系统 ................................................................................ 4 2.生成源代码 .................................................................................... 4 3.编写微程序 .................................................................................... 5 4.联机运行 ........................................................................................ 5 七、 设计心得 ..................................................................................... 5

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一、设计目的

在掌握部件单元电路实验的基础上，构造一台基本模型计算机。 为其设计8～15条机器指令，编写相应的微程序，并在实验系统上调试通过，以理解CPU控制原理以及计算机整机系统概念。

二、设计任务

设计8～15条机器指令，用对应的微程序实现。示例程序给出了5条指令：

0000: IN R0, IOL（输入） ； IOL→R0

ADD R0, 0260H（加法）；(R0)+(0260) →R0 STA 0261h, R0（存数） ； (R0) →(0261) OUT 0261h, IOH（输出）； (0261) →IOH

JMP 0000（无条件转移）

可以参考、修改。

三、实验设备

Dais-CMX16+计算器组成原理教学实验系统一台

四、设计原理

在已完成的实验课程中，我们完成了手动(在线)控制实验。其中各部件单元的控制信号是以手动模拟产生为主。而本次设计是在微程序控制下，自动产生各部件单元的控制信号，实现特定指令的功能。

计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，即：CPU从主存EM中取出一条机器指令、分析指令、执行指令的一个指令周期处理过程，全部由微指令组成的序列来完成，设计并验证机器指令由对应的微程序控制实现的过程。

五、指令系统设计

1.指令格式 7 6 5 4 3 Rd Addr 其中：

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2 1 Rs 0 OP-CODE OP-CODE为操作码段，位于指令字节高四位(IR7~IR4）；Addr —— 定义操作数或操作数地址；Rd为目的寄存器，Rs为源寄存器。它们的编码见下表：

Rs或Rd 选定的寄存器 0 0 R0 0 1 R1 1 0 R2 1

1 R3 2.指令系统

本实验装置微控制器的微地址寄存器11位，高2位指定为“11”，实际使用低9位，用于所定义的指令起始微地址（亦可称为指令的微程序入口地址）。 所以，指令系统微程序地址的寻址范围为：600~7FFH，最多可支撑256条微指令的运行，其容纳率达到了通用计算机控制器的设计水准。 3.微程序入口地址的形成方法 （1） 多路转移法 微总线 指令总线 ud10 ud9 ud8 ud7 ud6 Ud5 ud4 ud3 ud2 ud1 ud0 1 1 id7 id6 id5 id4 0 0 0 0 0 id8~id5是机器指令操作码的高四位，对应机器指令操作码：00h、10H、20h、30H、40h、50H、60h、70H、80h、90H、A0h、B0H、C0h、D0H、E0h；

由上表可产生：600h、620h、640h、660h、680h、6A0h、6C0h、700h、720h、740h?? 共16个微地址，分别作为16个微程序的入口地址。 （2） 直接地址法

按照直接地址法（断定法）原理，直接由本条微指令给出下一条微指令的地址，实现微程序的转移。微指令格式：

微操作控制字段 测试字段 3

下地址字段