计算机原理课程设计设计报告.docx

课程设计报告设计名称： 计算机组成原理 课程名称： 计算机组成原理 院（系）： 专业班级： 姓 名： 学 号： 成 绩： 指导教师： 日 期： 地 点： 课 程 设 计 任 务 书题 目 计算机组成原理 专业、班级 学号、姓名 主要内容：1运算器实验2十六位数据总线实验3通用寄存器实验4地址总线组成实验5存储器读写实验6指令总线运用实验7微控制器实验8微型机实现实验基本要求：1、掌握微型机的结构工作原理以及各部件个工作原理。2、熟悉通用寄存器的数据通路3、熟悉和了解指令总线的数据通路与构成途径。 4、掌握指令部件的“取指”规则及“指令译码”规则5、设计几条可以执行的微程序（程序可以无意义）。6、实验报告。主要参考资料：组成原理试验指导书（16位）计算机组成原理 完 成 期 限： 一周 指导教师签名： 课程负责人签名： 2011年12月一 实验准备1、模型机的结构以及各个部件的输入输出以及其他控制信号。2、了解该模型机的微指令的格式：包括控制字段对应的控制信号、后续直接地址字段确定下一条微指令的方式、P测试字段的修改后续直接地址字段的规则。3、指令存储器和数据存储器的读写。控制存储器的读写。二、模型机结构 图1微型机结构图三、微指令结构和各字段含义实验模型机对应的40位微指令格式如下，其中操作控制位19位，P测试位5位，后续直接地址位11位，保留位5位。微指令采用了重叠结构定义，控制存储器分时输出24位微控位(操作控制位19位和P测试位5位)和11位后续直接地址位。M39~M35M34……M24操作控制字段P测试字段后续直接地址字段保留段M4~M0M23……M5微指令的重叠结构定义 24个微控制位如图2所示：直控字段 目标字段 运算字段 源字段 P测试字段M23M22M21M20M19M18M17M16M15M14M13M12M11M10M9M8M7M6M5M4M3M2M1M0E/MIPMWRR/M目的编码OPMCNS2S1S0源编码XPWALUIuIEIRIczIds图2　微指令格式如图2所示，本系统微指令综合采用了字段的直接控制法和编码表示法，把微指令操作控制字段划分为若干个子字段，每个子字段的所有微命令进行统一编码。控制器微指令字长35位，其中24个微控位分别由P测试字段、源寻址字段、运算控制字段、目的寻址字段及直接控制字段组成； 11位后续直接地址位M34~M24输出下一条微指令的十一位的后续微地址。⑴P测试字段五位P测试位决定是否需要对微指令给出的11位后续直接地址进行修改以及如何修改来确定下一条微指令在控存的地址。①M0定义为Ids，微程序结束测试位。微程序的最后一条微指令该位为0，否则为1。②M1定义为Icz，进位标志测试位。当Icz为“0”时，利用进位标志CY修改微总线uBUS的11位直接后续地址最后一位ud0，形成2路分支。微总线uBUSud10ud9ud8ud7ud6ud5ud4ud3ud2ud1ud0微程序计数器uPCud10ud9ud8ud7ud6ud5ud4ud3ud2ud1CY③M2定义为IR，指令操作码的测试位，当IR为“0”时，利用8位操作码OP修改微总线uBUS的11位直接后续地址的ud8~ud1，形成256路分支。微总线uBUSud10ud9ud8ud7ud6ud5ud4ud3ud2ud1ud0微程序计数器uPCud10ud9ID7ID6ID5ID4ID3ID2ID1ID0ud0④M3定义为中断控位IE，中断请求测试位。每条指令执行末尾进入公操作，通过检查该位判断外设是否有中断请求，如果有中断请求转入中断处理过程；否则转入取值的微指令从指存取下一条指令执行。⑤M4定义为Iu，微指令寻址方式测试位，当Iu为“0”时，以微指令的11位后续直接地址作为下一条微指令的地址；该方式是微指令的链式存储；当Iu为“1”时，以uPC+1，即当前微指令地址加1作为下一条微指令的地址，该方式是微指令的顺序存储。⑵源编码字段①M5定义为运算源控位ALU，当ALU=“1”时运算器以AX、BX寄存器为源，若ALU=“0”运算器以当前源编码的定义为源。②M6定义为字长控位W，当W=“0”时当前总线宽度为十六位字总线；当W=“1”时当前总线宽度为八位字节总线。③M7定义为源奇偶特性控位XP，当XP=“0”时工作寄存器源为偶字节，；当XP=“1”时工作寄存器源为奇字节。④M10~M8分别定义X2、X1、X0，组成源寻址的编码段；⑶运算字段①M13~M11分别定义S2、S1、S0，组成运算方式选择字段。②M14定义了CN，是运算的最低位有效进位。③M15定义了M，当M=“0”时，ALU做算数运算；当M=“1”时，ALU做逻辑运算。⑷目标编码字段①M16定义为目的奇偶控位OP，当OP=“0”时为工作