[理学]基本模型机—08.doc

目录 摘要 2 前言 3 第一章 设计目的及设计原理 4 1.1设计的目的 4 1.2设计原理 4 第二章 总体设计 7 第三章 详细设计 8 3.1运算器的物理结构 8 3.2存储器系统的组成与说明 12 3.2.1存储器的详细设计 12 3.3指令系统的设计与指令分析 13 3.3.1数据格式 13 3.3.2指令格式 14 3.4微程序控制器的逻辑结构及功能 15 3.4.1微程序控制器的逻辑图 15 3.5微程序的设计与实现 16 3.6微程序的设计与实现 19 3.6.1指令格式 19 3.6.2微程序流程图 20 3.6.3微程序设计 21 第四章 系统调试报告 27 总结 29 参考文献 30 致谢 31 摘要 本次计算机组成原理课程设计通过对设计机的基本组成部件、微程序控制器、微指令和微程序， 关键词：基本模型机的设计；微指令； 微程序； 前言 该设计是根据计算机组成原理课程所学的知识，设计、开发的一套简单模型机。是在DVCC试验机上实现的，此系列实验系统作为较高层次、专用于计算机原理课程教学实验的实验计算机系统具有良好的实验性能和系统的完整性以及可扩展性。 良好的实验性体现在DVCC系列机能很好地完成计算机硬件系统各功能部件的教学实验，它包括运算器部件、控制器部件、主存储器部件和外设接口实验；计算机的CPU自行设计与实现，有自己的汇编语言的支持。在相应软件的配合下，将各功能部件有机的结合起来，完成计算机整机的实验。 系统的完整性体现在DVCC系列机与学生常见到的简单计算机大体相同，其主要组成与运行方式和PC机差不多，该系列机是一台硬软件相对完整、配置巧妙合理的完整的计算机系统，通过它能体现出重要教学内容、能完成主要教学实验项目。  第一章 设计目的及设计原理 1.1设计的目的 本课程设计的教学目的是在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上，深入掌握信息流和控制信息流的流动过程，进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念，培养开发和调试计算机的技能。再设计实践中提高应用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。 用微程序控制器实现以下指令功能，设计各指令格式以及编码，并实现各机器指令微代码，根据定义的机器指令，自拟编写加ADD,减SUB等的应用程序。 全部微指令设计完毕后，编写二进制代码，即使每条指令代码化。连接线路在DVCC计算机组成原理教学实验箱上运行，并显示输出实验结果。 1.2设计原理 （1）运算器 设计中所用的运算器数据通路，其中运算器由两片74LS181以并/串形成8位字长的ALU构成。运算器的输出经过一个三态门74LS245(U33)到ALUO1插座，实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0～D7插座BUS1～6中的任一个相连，内部数据总线通过LZD0～LZD7显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273（U29、U30）锁存，两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS，测试时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0～D7插座EXJ1～EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开并KD0～KD7，并经过一三态门74LS245（U51）直接连至外部数据总线EXD0～EXD7，通过数据开关输入的数据由LD0～LD7显示。 算术逻辑运算功能发生器 74LS181（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M并行相连后连至SJ2插座，测试时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2，以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN、M来模拟74LS181（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M；其它电平控制信号LDDR1、LDDR2、ALUB`、SWB`以手动方式用二进制开关LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB来模拟，这几个信号有自动和手动两种方式产生，通过跳线器切换，其中ALUB`、SWB`为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。 另有信号T4为脉冲信号，在手动方式下进行实验时，只需将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端SD相连，按动手动脉冲开关，即可获得实验所需的单脉冲。 带进位控制运算器增加进位控制部分，其中高位74LS181（U31）的进位CN4通过门UN4E、UN2C、UN3B进入UN5B的输入端D，其写入脉冲由T4和AR信号控制，T4是脉冲信号，在手动方式下进行实验时，只需将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端SD相连，按动手动脉冲开关，即可获得测试所需的单脉冲。AR是电平控制信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实验。从图中可以看出，AR必须为“0”电平，D型触发器74LS74（UN5B）的时钟端CLK才有脉冲信号输入。才可以将本次运算的进位