八位模型机设计实验报告剖析.doc

华 北 电 力 大 学 实 验 报 告 | | 实验名称 8位模型机的设计 课程名称 计算机组成与结构 || 专业班级： 成 绩： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验日期：2015.12.9 目录 一、摘要 二、前言 三、设计目的、任务与内容 3.1设计目的 根据计算机组成原理课程所学知识，设计一个8位的模型计算机。 3.2设计任务 3.3设计内容 四、八位模型机整体设计 4.1总体结构 4.2指令系统 4.3运算器 4.4存储器 4.5控制器 五、实验感想与讨论 六、参考文献 一、摘要 8位模型机采用微程序控制原理。包括运算器，存储器，控制器等部分。选用两片SN74181组内并行、组间串行方式形成运算器，运用微程序控制各部件单元的产生控制信号，实现特定指令的功能，通过绘制指令流程图，编写操作时间表，设计微指令格式等实现了具体的微程序控制。 关键字： 8位 1.查阅文献资料，一般在5篇以上； 2.以TEC-XP教学实验计算机系统为背景，通过调研、分析现有的模型机，建立8位的整机模型； 3.完成8位模型机的整机设计和各部件的具体设计； 4.撰写设计报告书；做好答辩工作。 3.3设计内容 8位模型机总体结构的设计； 主要是数据通路的设计或选择，要说明如下内容： 1)寄存器的位数 2)总线宽度 3)ALU位数及运算功能 4)微命令的设置（各标识的含义）； 拟定指令系统； 要考虑指令的完备性、有效性、规整性；主要说明系统包括哪些指令以及指令格式，寻址方式。 控制器的选择 采用微程序控制器绘制指令流程图 安排指令操作时间表设计微指令格式 编写微程序； 了解并说明模型机的输入/输出模块； 各部件设计时，说明部件中数据和控制信号的来源、去向、功能、时序、以及部件之间数据和控制信号的来源、去向、功能和时序等。 ⑴ 可编程寄存器（8位） 通用寄存器：R0、R1； 指令计数器：PC；程序状态字：PSW。 ⑵ 非编程寄存器（8位） 暂存器C：暂存来自主存的源地址或源数据。 暂存器D：暂存来自主存的目的地址或目的数。 指令寄存器IR：存放现行指令。 地址寄存器MAR： 提供CPU访问主存的地址 数据寄存器MBR：存储数据、控制命令与操作 （二）总线与数据通路结构 （1）内总线：8根单向数据传送线，连接到有关寄存器对应的D输入端。 （2）系统总线：地址总线、数据总线、控制总线。 4.各类信息的传送路径 （1）指令信息传送 M 数据总线 IR （2）地址信息 1）取指信息： PC 选择器 A ALU 移位器 内总线 MAR 2）顺序执行时的后继指令地址： PC A C0 3）操作数地址 寄存器间址寻址方式：（R） 变址方式： 位移量 A（或B） ALU移位器内总线MAR 变址寄存器B(或A) （3）数据信息传送 1） 2） 3） 4） 5.微命令设置 （1） （2）移位器功能选择：直传DM、左移、右移 （3）分配脉冲：CPR0、CP R1、CPMAR、CPMBR、CPPC、CPPSW、P、CPC、CPD （4）与系统总线及主存有关的微命令：EMAR、SMBR、SIR、R、W 4.2指令系统 指令格式：字长8位 7 6 5 4 3 2 1 0 操作码 寄存器号 寻址方式 寄存器号 寻址方式 目的 源 可编程寄存器（4个）： 通用寄存器 R0 00 R1 01 程序状态字 PSW 10 程序计数器