计算机组成原理课程设计---一台模型计算机的设计与调试_精品.doc

课程设计报告 课程名称： 计算机组成原理 专 业： 计算机XXX 班 级： 计算机XXXX班 学 号： XXXX 姓 名： 廖明楷 指导老师： XXX 日 期： 2013年3月20日 目录 设计题目 1 1.数据格式 1 2.指令系统 1 2.1.算术逻辑运算指令 1 2.2.访内指令及转移指令 1 2.3.输入输出指令 2 2.4.停机指令 2 2.5.具体编码 2 3.数据通路 3 3.1.全局概略图 3 3.2.单片机写控制 4 3.3.微程序显示 4 3.4.指令寄存器 5 3.5.通用寄存器 6 3.6.运算器 7 3.7.内存和程序计数器 8 3.8.地址总线显示 9 3.9.手动输入微程序 10 3.10.单片机写微程序 10 3.11.控制存储器 11 3.12.指令译码 12 3.13.微地址显示 13 3.14.单片机与数据总线输入 14 3.15.设计说明 14 4.时序系统 15 4.1.时序系统与起停控制 15 4.2.时序波形图 15 5.微指令格式 16 6.微程序控制器 17 6.1.原理图 17 6.2.地址转移逻辑 18 7.微程序流程图 19 8.微程序代码表 19 9.设计体会 21 10.参考文献 21 11.附录 21 11.1.单片机写程序 21 11.1.微程序编码转换程序 29 设计题目 一台模型计算机的设计与调试 1.数据格式 字长：8位 格式：定点整数 7 6 0 符号 尾数 其中: 第7位为符号位，数值表示范围是： 定点整数：-128 ≤X≤127。 2.指令系统 指令的类型设计：算术逻辑运算、数据存取、程序控制、输入输出，按固定操作码4位长度进行设计，设计14条指令。 2.1.算术逻辑运算指令 设计7条算术逻辑运算类指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器寻址，指令为RR型，其格式如下： 7 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 2.2.访内指令及转移指令 2条访问指令：存数(STA)、取数(LDA) 2条转移指令：无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC) 指令格式为： 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 M OP-CODE Rd/Rs D 其中：D为位移量(正负均可)，M为寻址方式，其定义如下： 寻址方式M 有效地址 说明 0　0 0　1 1　0 1　1 E=D E=(D) E=(Ri)+D E=(PC)+D 直接寻址 间接寻址 Ri变址寻址 相对寻址 本模型机选择变址寄存器Ri为寄存器R2。 2.3.输入输出指令 格式如下： 7 4 3 2 1 0 OP-CODE addr Rd 其中，addr=01 时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为入设备，addr=10时，选中“OUTPUT DEVICE”中的七段LED数码块作为输出设备。 2.4.停机指令 格式如下： 7 4 3 2 1 0 OP-CODE 0 0 0 0 停机指令HALT，用于实现停机操作。 2.5.具体编码 序号 汇编指令 机器代码格式 功能说明 1 CLR Rd 0111 00 Rd 0→Rd 2 MOV Rs,Rd 1000 Rs Rd Rs→Rd 3 ADC Rs,Rd 1001 Rs Rd Rs+Rd+Cy→Rd 4 SBC Rs,Rd 1010 Rs Rd Rs-Rd-Cy→Rd 5 INC Rd 1011 xx Rd Rd+1→Rd 6 AND Rs,Rd 1100 Rs Rd Rs∧Rd→Rd 7 COM Rd 1101 xx Rd 8 LDA M,D,Rd 00 M 00 Rd , D E→Rd 9 STA M,D,Rd 00 M 01 Rd , D Rd→E 10 JMP M,D 00 M 10 00 , D E→PC 11 BZC M,D 00 M 11 00 , D 当Cy=1或Z=1时，E→PC 12 IN Rd 0100 10 Rd 输入单元→Rd 13 OUT Rd 0101 10 Rd Rd→输出单元 14 HALT 0110 00 00 停机 3.数据通路 3.1.全局概略图