模型机设计和实现.doc

设计题目： 模型机设计与实现 设计目的 巩固和加深所学的硬件系统知识； 学习和掌握硬件系统的设计方法； 3．掌握计算机各模块的原理和相互关系,建立计算机整机概念 4．利用基本模型机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握CPU的基本结构和控制流程，掌握指令执行的基本过程。 设计任务（在规定的时间内完成下列任务） 1.掌握CISC微控制器功能与微指令格式 2.设计五条机器指令,并编写对应的微程序 3.在TDN-CM+教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果 时间安排 1.第16周周5(元月19日):全体集中讲解课程设计原理与方法 2.第17/18周周1～5:分班调试，撰写设计报告 具体要求 1.周1：熟悉任务，掌握设备 2.周2：完成模型机的实验线路连接 3.周3：调试模型机，记录实验结果 4.周4：拟定课程设计报告大纲 5.周5：撰写并打印课程设计报告 指导教师签名： 2008年12月 日 教研室主任签名： 2008 年12月 日 1.课程设计的目的 （1）理解计算机系统各个功能部件的功能、结构和工作原理，正确理解各功能部件之间的相互关系及其在计算机系统中所起的作用； （2）掌握计算机系统某些部件的设计和分析技术，包括数据与指令的编码、存储器、运算器、输入输出接口等； （3）通过理论与实践的结合，利用基本模型计算机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握中央处理器的基本结构和控制流程，掌握指令执行的基本过程，充分理解控制信息流利用数据通路完成对数据流的加工处理的过程； （4）通过课程设计，促使学生将所学专业知识综合运用，在实践活动中积累经验，增长才干，进而激发学生的学习热情和主动性，培养学生的独力工作能力和严谨的工作作风。 2.课程设计的设备 (1)TDN-CM组成原理实验系统,排线若干; (2)PC微机一台。 3.课程设计的内容 3.1课程设计的要求 (1)按给定的数据格式、机器指令格式和微指令格式，利用基本的数字逻辑器件，设计—台硬联线控制的模型计算机。 (2)设计六条机器指令:IN,ADD,STA,TRY,OUT,JMP，并用微指令编写微程序，实现每条机器指令的功能。 (3)在通用实验台上实现基本模型机方案： ①建立数据通路，定义开关SWA及SWB的功能； ②确定微程序控制流程，掌握控制台操作； ③输入编写的微程序序列； ④输入实验机器指令程序序列； ⑤设计基本模型的物理连线； ⑥完成微程序的调试，实现实验机器指令程序的功能； ⑦完成调试任务后，整理课程设计资料，撰写课程设计报告。 3.2课程设计原理 3.2.1基本原理 部件实验过程中，各个部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将在微程序控制下自动产生各个部件的单元控制信号，实验将特定指令的功能。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段微程序. 3.2. 微 图1 3.2.3 地 址（二进制） 容（二进制） 助记符 说 明 0000 0000 0000 0000 IN R0 “INPUT DEVICE(班号)”→R0 0000 0001 0001 0000 ADD [0AH],R0 R0+[0AH] →R0 0000 0010 0000 1010 0000 0011 0010 0000 STA R0,[0BH] R0→[0BH] 0000 0100 0000 1011 0000 0101 0011 0000 OUT [0BH] [0BH] →LED 0000 0110 0000 1011 0000 0111 0100 0000 JMP 00H 00H→ PC 0000 1000 0000 0000 0000 1001 0000 1010 0001 0111 学号(23=17H) 0000 1011