计算机组成原理课程设计复杂模型机设计报告西安科技大学网络工程要点.doc

成绩 ??? 题目名称： 复杂模型机设计 姓 名： 学 号： 班 级： 网络工程1102 完成时间：2014年 1月 6日1设计目的: 建立清晰完整的整机概念； 学习设计与调试计算机的基本方法与步骤； 培养严谨的科研作风和独立工作能力。 2 设计任务: 综合运用所学的计算机原理知识，按给定的指令系统分和数据格式，在所提供的设备范围内，设计一台字长八位的由微程序控制器来控制的模拟计算机。设计并实现较为完整的八位模型计算机。 设计微程序控制器的逻辑原理电路图； 设计微地址转移的逻辑电路图； 设计微程序流程图； 设计说明书。 3 设计指标: 字长八位； 时钟源MF=QB=1us； 内存容量不得小于2 8 ； 指令系统不得小于十四条。要求算术逻辑指令七条、访问内存和控制指令四条、输入输出指令两条、其他指令一条。 4 设计说明: 4.1 数据格式 模型机规定数据采用定点整数补码表示，字长为8位，其格式如下： 其中，第7位为符号位，数值的表示范围是：-1 ≤ X ≤ 1.。 模型及设计四大类指令共16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。 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 4 3 2 1 0 OP-CODE RS RD 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 00 R0 01 R1 10 R2 九条算术逻辑指令的助记符、功能和具体格式表8-1 访存指令及转移指令 模型机设计2条访问指令，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)。其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 00 M OP-CODE RD D 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： 寻址方式 有效地址 说 明 00 E=D 直接寻址 01 E=（D） 间接寻址 10 E=（RI）+D RI 变址寻址 11 E=（PC）+D 相对寻址 本模型机规定变址寄存器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　　４ ３　　２ １　　　　０ OP-CODE addr RＤ 其中，addr=01 时，表示选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，表示选中“OUTPUT DEVICE”中的数码管作为输出设备。 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 SWBB 控制台指令 0 0 KRE（读内存） 1 0 KWE（写内存） 1 1 RP（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 0 OP-CODE 0 0 0 0 这类指令只有1条，即停机指令HALT，用于实现停机操作. 4.2系统指令 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，其他它指令1条。表8-1列出了各条指令的格式、助记符和功能。 4.3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。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