毕业设计（论文）-基于TD–CMA实验教学系统的模型计算机的设计与实现精选.doc

目录 第一章 设计任务与要求 2 1、1 设计题目 2 1、2 设计目的 2 1、3 设计任务 2 1、4 实验设备和环境 2 1、5 设计内容与要求 3 第二章 运算器的设计与调试 3 2、1 运算器原理图 3 2、2 设计思路 4 2、3 指令系统 5 2、4 运算器使用到的芯片设计 5 2、4.1 74273芯片 5 2、4.3 74244芯片 7 2、4.4 芯片的总线连接线路图及说明 9 2、5 运算器的功能设计及原理图 11 2、5.1 加法运算器 11 2、5.2 与运算 13 2、5.3 或运算 14 2、5.4 异或运算 15 2、5.5 或非运算 16 2、5.6 右移一位运算 17 2、6 运算器总体连接线路图 18 2、7 运算器调试 18 第三章 微程序控制器的设计与调试 19 3、1 微程序流程图 19 3、2 指令系统及功能表 20 3、3 控制器的微指令格式及二进制代码表 21 3、4控制器调试连接线路图 23 23 3、5 控制器微程序 23 第四章 简单模型计算机的设计与实现 25 4、1 原理图 25 4、2 简单模型机微程序流程图 27 4、3 微指令格式及二进制微代码表 28 4、4 简单模型机调试连接线路图 29 4、5 简单模型机的微程序和机器指令 30 4、6 实验步骤 32 4、7 实验中出现的问题 33 4、8 解决的方法 33 4、9 实验数据 33 4、9.1 运算器实验数据 33 4、9.2 控制器实验数据 34 4、9.3 简单模型机的实验数据 34 第五章 总结 35 5、1 课程设计过程中的总结 35 5、2 体会与收获 35 参考文献 36 第一章 设计任务与要求 1、1 设计题目 基于TD–CMA实验教学系统的模型计算机的设计与实现 1、2 设计目的 计算机组成与结构课程设计是“计算机组成与结构”课程的后续设计性课程，通过设计一台模型计算机，使学生更好地理解计算机组成与结构课程的基本内容，掌握计算机设计与实现的基本方法，培养学生实验动手能力和创新意识，为以后进行计算机应用系统的设计与开发奠定基础。 1、3 设计任务 在西安唐都科教仪器公司研发、生产的 TD–CMA 实验教学系统平台基础上，设计一个8位模型计算机系统，包括运算器，微程序控制器，存储器,简单输入／输出接口和设备。要求学生自己定义一套简单的指令系统，制定系统的设计方案和实现方法。 在计算机组成原理与系统结构实验系统上搭建模型计算机系统，完成运算器、微程序控制器的设计调试任务，并用所设计的指令系统编写一个实现简单功能的程序，在搭建的模型机系统上输入、调试和运行程序。最后总结实验结果，完善所设计的模型机系统方案和电路图，写出完整的设计报告。 1、4 实验设备和环境 实验设备： 1．计算机组成原理与系统结构实验箱 1台 2．PC机 1台 软件环境： 4. 操作系统： Windows XP 5. CMA（实验箱配套软件） 6. QuartusII5.0 1、5 设计内容与要求 根据设计任务的要求，结合时间进度安排和考核方面的因素，将本次设计内容分为五个部分，各部分的具体设计内容和要求如下： 第二章 运算器的设计与调试 1、设计内容： 1．设计一个8位模型计算机系统，包括运算器，微程序控制器，存储器、简单输入／输出设备、时序和启停等电路； 2．画出系统组成框图，指出各个部分的功能和实现途径； 3．针对所设计的模型机系统，每组学生自己定义一套简单的指令系统，给出助记符指令格式，分配指令的机器代码，指出指令的功能； 4．写出设计方案。 2、设计要求： 1．所设计的模型计算机系统为8位模型机，运算器为8位运算器，数据总线和地址总线都为8位，输入设备为8位开关，输出设备为8位发光二级管指示灯； 2．每组定义的指令系统为6至10条指令，必须包含本组运算器特有运算功能的指令，每组必须有两条以上指令与其他组不同； 3．每组提交设计方案，包括简单模型机的结构框图、指令系统、 2、1 运算器原理图 图2-1 运算器原理图 2、2 设计思路 我们所设计的方案主要想实现两个数的加法运算、与运算、或运算、异或运算、或非运算和右移一位运算。将第一个输入的数存储到寄存器R0，第二个输入的数存储到寄存器R1，再将两个寄存器中的数据分别放入到A、B两个暂存器中，实现两个数据的相加（相与\或\异或\或非\右移）运算，通过三个控制信号（S2、S1、S0）选择将要输出哪个运算的结果，将其结果存入R0，输出结果要经过一个三态门，由控制信号（ALU_B）决定是否输出，当ALU_B为低电平时输出数据。 2、3 指令系统 表2-2-1 指令格式 指令操作码及二进制代码 功能 IN IN——0000 0000 (00H) 输入数据到R0