计算机组成原理课程设计--基本模型机的设计——不带进位的与或运算指令的实现.doc

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 基本模型机的设计——不带进位的与或运算指令的实现 初始条件： 理论：学完“电工电子学”、“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、和“计算机组成原理”课程，掌握计算机组成原理实验平台的使用。 实践：计算机学院科学系实验中心提供计算机、实验的软件、硬件平台，在实验中心硬件平台验证设计结果。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、基本模型机系统分析与设计，利用所学的计算机组成原理课程中的知识和提供的实验平台完成设计任务，从而建立清晰完整的整机概念。 2、根据课程设计题目的要求，编制实验所需的程序，上机测试并分析所设计的程序。 3、课程设计的书写报告应包括： （1）课程设计的题目。 （2）设计的目的及设计原理。 （3）根据设计要求给出模型机的逻辑框图。 （4）设计指令系统，并分析指令格式。 （5）设计微程序及其实现的方法（包括微指令格式的设计，后续微地址的产生方法以及微程序入口地址的形成）。 （6）模型机当中时序的设计安排。 （7）设计指令执行流程。 （8）给出编制的源程序,写出程序的指令代码及微程序。 （9）说明在使用软件HKCPT的联机方式与脱机方式的实现过程（包括编制程序中与或运算指令的时序分析，累加器A和有关寄存器、存储器的数据变化以及数据流程）。 （10）课程设计总结（设计的特点、不足、收获与体会）。 时间安排： 周一：熟悉相关资料。 周二：系统分析,设计程序。 周三、四：编程并上实验平台调试 周五：撰写课程设计报告。 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 1设计的题目 基本模型机的设计——不带进位的与或运算指令的实现 2设计的目的及设计原理 2.1设计目的： 1分析阶段：在掌握已学的知识的基础下，充分运用数字逻辑，汇编语言，以及计算机组成原理的理论知识。通过对计算机的基本组成原理，核心部件的设计与构成，以及部件间的连接方式，设计合理的指令系统， 编制相应指令的微指令与微程序，编制一个不带进位的与或运算的程序。 2设计阶段：根据自己已掌握的微指令的知识，将分析阶段的与或运算转换成相应的有微指令组成的微程序。 3验证阶段：将编写程序的运算结果与实际结果进行对比，验证程序设计的是否正确。 2.2设计原理： 在计算机中所有的运算都是通过CPU来实现的，CPU根据指令的格式分别实现对应不同的功能。而每一个指令都对应一段由微指令构成微程序，而微指令又是由多个微命令组成，每一个微命令指示对应的硬件完成相应的任务。通过这样的一种联系来组织计算机硬件来完成所要执行的指令。本次试验中，模型机从内存中取出指令，分析指令，执行指令。在时序的调节与微程序的控制下，完成一条机器指令，最后通过机器指令的逐步完成，从而实现不带进位的与或运算。 3模型机的逻辑框图 运算器由2片74L181构成8位字长的ALU单元。2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。(模型机的框图如下图所示) 4设计指令系统与指令格式 4.1指令系统设计： 此次实验涉及的指令有以下几种： MOV A, #data 将立即数传递到将累加器A中； ORL A，#data 将累加器A和立即数相或，结果送入累加器A中； MOV RI，#data 将立即数传递到寄存器RI中； SUB A,RI 将累加器A中的内容减去寄存器RI中的内容，结果送入累加器A； ANL A，#data 将累加器A和立即数相与，结果送入累加器A中； STA addr 将寄存器中内容写入存储器中； HALT 停机指令； 指令系统如下表： 指令助记符 指令功能 指令编码 微周期 微操作 取指指令 T0 PC-地址总线-RAM RAM-数据总线-IR1 MOV A，#data Data→A 5F T0 T1 RAM→DBUS→A 取指指令 ORL A，#data (A)或data→A CF T0 T1 T2 T3 A→DBUS→DR1 R