计算机组成原理课程设计---带复杂指令的模型机的设计与实现.docx

课程设计(论文)任务书信息　学　　院　　计算机科学与技术　专　　业　一　班　　　一、课程设计(论文)题目　　带复杂指令的模型机的设计与实现 　　 二、课程设计(论文)工作自2012年 6月 11日起至 2012年 6月17 日止。三、课程设计(论文) 地点:5-301四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运行过程。2．课程设计的任务及要求1）基本要求：要求学生动手操作实验设备，掌握微程序设计思想和设计方法，设计实现一个简单的模型机，该模型机由运算器、寄存器、译码电路、存储器、和存储微指令用的控制存储器组成，并能实现一些简单的机器指令，并根据设计好的指令设计简单的机器指令程序，实现输入、输出、存储器读写和简单的控制指令。2）创新要求：要求学生根据要求，设计符合要求的指令程序实现简单的任务，并为设计的机器指令编写相应的微程序代码，并在模型机上验证和测试。3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文。（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、附录等。（3）课设论文装订按学校的统一要求完成。4）答辩与评分标准：（1）完成原理分析：20分；（2）完成设计过程：25分；（3）完成调试：25分；（4）回答问题：10；（5）格式规范性：20分。5）参考文献：（1）王爱英.《计算机组成与结构》清华大学出版社（2）计算机组成原理实验指导书6）课程设计进度安排内容天数　　　　　　地点构思及收集资料 2　　　　　　图书馆上级调试 2　　　　　　实验室撰写论文 3　　　　　　图书馆、教室学生签名：2012 年 6 月 11 日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（　）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；（2）设计分析　　（25分）：优（　）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；（3）完成调试　　（25分）：优（　）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；（4）回答问题　　（10分）：优（　）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；（5）格式规范性：（20分）：优（　）、良（　）、中（　）、一般（　）、差（　）；评阅人：　周洁　　职称：讲师2012 年 6 月 17 日 目录一、设计目的3二、设计内容4三、设计原理4四、详细设计6（一）数据通路框图6（二）流程图7（三）微代码表8（四）机器指令设计9（五）确定连线图10（六）微程序指令执行流程及说明11五、心得体会18六、参考文献18一、设计目的课程设计目的1. 在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台带复杂指令的模型计算机。2. 为其定义六条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。 3. 需要实现寄存器间接寻址方式。二、设计内容我的课程设计中设计实现了一个简单的模型机，该模型机包含若干条简单的计算机指令，其中包括输入、输出指令，存储器读写指令，寄存器访问指令，运算指令，程序控制指令。同时设计出了这些机器指令对应的微指令代码，并将其存放于控制存储器，并利用机器指令设计一段简单机器指令程序。微程序能实现数据传送，进行二进制减法，利用寄存器间接寻址方式寻址。在实验室阶段，将机器指令程序和编写的微指令程序存入主存中，并运行此段程序，通过指示灯来显示和观察该段程序的运行，验证编写的指令和微指令的执行情况是否符合设计要求。三、设计原理我们通过设计微程序，使得这个简单模型机能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令功能。计算机的数据通路的控制由微程序控制器完成，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个微程序。本实验采用七条机器指令：IN0/1（输入并存入存储器单元）、IN（输入）、SUB（二进制加减法）、STA（存数）、PUT（间接寻址）、OUT（输出）、JMP（无条件转移）。其中IN和PUT为单字长，其余为双字长指令。指令格式如下：助记符 机器指令码 说明IN 0000 0000 “INPUT DEVICE”中的开关状态R0IN0/1 addre 0001 0000 “INPUT DEVICE”-RO-[addre]PUT 0010 0000 间接寄存器寻址