东北大学计算机组成原理课程设计.pdfVIP

计算机组成原理课程设计报告 班级： 班 姓名： 学号： 完成时间： 一、 课程设计目的 1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程 序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系； 2．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机 系统的概念； 3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。 二、课程设计的任务 针对 COP2000 实验仪， 从详细了解该模型机的指令 / 微指令系统入手， 以实现乘法和除 法运算功能为应用目标，在 COP2000 的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应 的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。 三、 课程设计使用的设备（环境） 1．硬件 COP2000 实验仪 PC 机 2．软件 COP2000 仿真软件 四、课程设计的具体内容（步骤） 1．详细了解并掌握 COP 2000 模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现 该模型机指令系统的特点： ① 总体概述： COP2000模型机包括了一个标准 CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器 ALU、累 加器 A、工作寄存器 W、左移门 L、直通门 D、右移门 R、寄存器组 R0-R3、程序计数器 PC、 地址寄存器 MAR、堆栈寄存器 ST、中断向量寄存器 IA 、输入端口 IN 、输出端口寄存器 OUT、 程序存储器 EM、指令寄存器 IR 、微程序计数器 uPC、微程序存储器 uM，以及中断控制电路、 跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用 CPLD来实现，其它电路都 是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。 模型机为 8 位机，数据总线、地址总线都为 8 位，模型机的指令码为 8 位， 根据指令类 型的不同， 可以有 0 到 2 个操作数。 指令码的最低两位用来选择 R0-R3 寄存器， 在微程序控 制方式中， 用指令码做为微地址来寻址微程序存储器， 找到执行该指令的微程序。 而在组合 逻辑控制方式中， 按时序用指令码产生相应的控制位。 在本模型机中， 一条指令最多分四个 状态周期， 一个状态周期为一个时钟脉冲， 每个状态周期产生不同的控制逻辑， 实现模型机 的各种功能。模型机有 24 位控制位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能， 存储器的读写。 模型机的缺省的指令集分几大类： 算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令、数据传 输指令、跳转指令、中断返回指令、输入 /输出指令。 ② 模型机的寻址方式 表 1 模型机的寻址方式 模型机的寻址方式 寻址方式说明 指令举例 指令说明 操作数为累加器 A CPL A 将累加器 A 的值取反 累加器寻址 将累加器 A 的值输出到输 隐含寻址累加器 A OUT 出端口寄存器 OUT 将寄存器 R0 的值加上累