八位模型机的设计实验的报告.doc

华 北 电 力 大 学 实 验 报 告 | | 实验名称 8位模型机的设计 课程名称 计算机组成与结构 || 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 实验日期：  目录 一、摘要 二、前言 三、设计目的、任务与内容 3.1设计目的 根据计算机组成原理课程所学知识，设计一个8位的模型计算机。 3.2设计任务 3.3设计内容 四、八位模型机整体设计 4.1总体结构 4.2指令系统 4.3运算器 4.4存储器 4.5控制器 4.6指令流程图和操作时间表 4.7微指令码 五、实验感想与讨论 六、参考文献 一、摘要 模型机采用微程序控制原理。包括运算器，存储器，控制器等部分。选用两片SN74181串行进位方式形成运算器，运用微程序控制各部件单元的产生控制信号，实现特定指令的功能，通过绘制指令流程图，编写指令时间表，设计微指令格式等实现了具体的微程序控制。 关键字： 模型机 微程序设计 二、前言 计算机组成原理是计算机科学专业的一门重要的专业基础课,内容包括计算机部件和整机的组成与工作原理由于课程的专业性很强、概念繁杂抽象,8位模型机的设计有助于我们理解计算机整机的工作原理，让我们从设计角度来理解计算机的结构与工作原理。组成CPU的基本部件有运算部件、寄存器组、微命令产生部件等。这些部件通过CPU内部的总线连接起来，实现它们之间的信息交换。其中，运算部件和一部分寄存器属于运算器部分；另一部分寄存器、微命令产生部件和微程序控制器等则属于控制器部分。八位模型计算机的设计过程，包含通过内总线连接各基本功能单元模块构成数据通路，给出完备的指令系统，运算器的实现方式，用微指令设计计算机指令系统。 三、设计目的、任务与内容 3.1设计目的 根据计算机组成原理课程所学知识，设计一个8位的模型计算机。 掌握计算机的基本组成和功能； 掌握计算机各大部件的功能与设计方法； 深入学习计算机各类典型指令的执行流程； 深入学习微程序控制器的原理和设计过程； 掌握微程序的设计方法，学会编写二进制微指令代码表； 综合运用所学知识，在掌握部件单元电路设计的基础上，进一步构造一台基本的模型计算机， 建立计算机整机概念； 通过本次设计，理论联系实践，进一步加强学生分析问题、解决问题的能力，提高自身硬件设计水平。 3.2设计任务 查阅文献资料，一般在5篇以上； 以TEC-XP教学实验计算机系统为背景，通过调研、分析现有的模型机，建立8位的整机模型； 完成8位模型机的整机设计和各部件的具体设计； 撰写设计报告书；做好答辩工作。 3.3设计内容 8位模型机总体结构的设计； 主要是数据通路的设计或选择，要说明如下内容： 1)寄存器的位数 2)总线宽度 3)ALU位数及运算功能 4)微命令的设置（各标识的含义）； 拟定指令系统； 要考虑指令的完备性、有效性、规整性；主要说明系统包括哪些指令以及指令格式，寻址方式。 控制器的选择 采用微程序控制器绘制指令流程图 安排指令操作时间表设计微指令格式 编写微程序； 了解并说明模型机的输入/输出模块； 各部件设计时，说明部件中数据和控制信号的来源、去向、功能、时序、以及部件之间数据和控制信号的来源、去向、功能和时序等。 模型机的数据通路 4.各类信息的传送路径 （1）指令信息传送 M 数据总线 IR （2）地址信息 1）取指信息： PC 选择器 A ALU 移位器 内总线 MAR 2）顺序执行时的后继指令地址： PC A C0 3）操作数地址 寄存器间址寻址方式：（R） 变址方式： 位移量 A（或B） ALU移位器内总线MAR 变址寄存器B(或A) （3）数据信息传送 1） 2） 3） 4） 5） 5.微命令设置 （1） （2）移位器功能选择：直传DM、左移、右移 （3）分配脉冲：CPR0、CP