课 程 设 计 报 告
课程名称 计算机组成原理
课题名称 复杂模型计算机设计
专 业 网络工程
班 级 班
学 号
姓 名
指导教师
2011年 X月X 日
XX学院
课 程 设 计 务 书
课程名称 计算机组成原理
课 题 复杂模型计算机设计
专业班级 网络工程班
学生姓名
学 号
指导老师
审 批
务书达日期 2011年7月8 日
务完成日期 2011年9月2日
设计容设计求
1.设计容
模型机五部分组成计算机通理解计算机整机结构功理解CPU存储器中断控制器总线结构实现逻辑部件间接口关系次课程设计容利西安唐公司TDNCM++部编程资源设计模型计算机课程设计目通部件级模型机设计调试学生理解计算机5部分组成掌握计算机工作程指令—微指令—微操作概念理解清晰建立计算机整机概念培养学生分析解决实际问题力时增强学生动手力
2.设计求:
(1) 助TDNCM++部编程资源运算器单元控制存储器微命令寄存器址转移逻辑微址寄存器控制时序信号单元寄存器组总线输入\输出单元等微程序方式设计台模型计算机设计包括模型计算机组成设计指令系统设计汇编语言完成设计调试成功
(2) 复杂模型机设计求 (参考P107115)
模型机设计四类指令十六条中包括算术逻辑指令IO 指令访问转移指令停机指令
设计9条算术逻辑指令单字节表示寻址方式采寄存器直接寻址
设计2条访指令存数(STA)取数(LDA)2 条转移指令条件转移(JMP)结果零进位转移指令(BZC)
设计2 条IO 指令输入(IN)输出(OUT)指令采单字节指令
设计停机指令1条单字节表示
(3) 调试程序
第组
址(H) 容(H) 助记符 说明
P00 44 IN 01 R0 INPUT device>R0
P01 46 IN 01 R2 INPUT device>R2
P02 98 ADC R2 R0 R2+R0+CY>R0
P03 81 MOV R0 R1 R0>R1
P04 F5 RLC R1 R1 R1右移位
P05 0C BZC 00 00 00>PC
P06 00
第二组
址(H) 容(H) 助记符 说明
P00 45 IN 01 R1 INPUT device>R1
P01 00 LDA 00 00 R0 (20)> R0
P02 20
P03 86 MOV R1 R2 R1>R2
P04 A8 SBC R2 R0 R2R0CY>R0
P05 F5 RLC R1 R1 R1右移位
P06 0C BZC 00 00 00>PC
P07 00
第三组
址(H) 容(H) 助记符 说明
P00 46 IN 01 R2 INPUT device>R2
P01 84 MOV R2 R0 R2> R0
P02 44 IN 01 R0 INPUT device>R0
P03 98 ADC R2 R0 R2+R0+CY>R0
P04 E2 COM R2 NOT R2 >R0
P05 D6 STA 00 0A R2 R2 >(0A)
P06 0A
P07 0C BZC 00 00 00>PC
P08 00
规定时间组单位完成相关系统功实现数测试记录进行适分析
求组学必须分析条机器指令微程序组成说明组成该机器指令条微指令微命令(控制信号组成)求修改条微指令
(4)务书求编写课程设计报告(Word文档格式)A4复印纸印装订
(5)规定时间请班学委员收齐课程设计报告星期五交陈华光老师
3.分组安排
分5组学号5取余数余数0学做复杂模型机1余数1学做复杂模型机2余数2学做复杂模型机3余数3学做基RISC模型机余数4做流水线模型机组必须独立完成指定题目学求独立完成课程设计报告
4.成绩评定
程序设计方案否合理程序设计否正确调试结果设计说明书质量高低答辩时回答问题情况课程设计周表现情况总评成绩记入课程设计成绩评分表
二进度安排
第 1周2 周具体安排:
星期
时间
班级
容
点
第1周
午8001200
计算机0981
接线
E510
二
午230630
计算机0981
系统调试实现
E510
三
午8001200
计算机0981
调试
E510
三
午230630
计算机090102
调试
E510
四
午230630
计算机090102
接线
E510
五
午230630
计算机090102
系统调试实现
E510
午230630
网工090102
接线
E510
二
午8001200
网工090102
调试
E510
四
午230630
网工090102
系统调试实现
E510
目录
课题功 1
二 总体设计方案 2
21 复杂模型机逻辑框图 2
22框图语言表示模型机指令执行流程 3
三 数格式寻址方式设计 3
31数格式 3
32模型机寻址方式 4
33 指令格式 5
四 指令微程序设计 8
41指令系统 8
42微程序设计 8
五 线路连接图 12
六 微程序流程说明 13
七 课程设计收获体会 17
八 参考资料 19
课题功
次课题目完整设计台模型计算机进步建立整机概念助TDNCM++部编程资源运算器单元控制存储器微命令寄存器址转移逻辑微址寄存器控制时序信号单元寄存器组总线输入\输出单元等微程序方式设计台模型计算机设计包括模型计算机组成设计指令系统设计汇编语言完成设计调试成功先通复杂模型机设计实验进行实际计算机设计实现然安排CPLD 实现CPU 中部分功设计实验接着讨输入输出系统概念分类接口寻址基控制方式等根续微址形成方法确定条微程序址分支转移址根微指令格式微程序流程中微指令代码化转化成相应二进制代码写入控制存储器中相应单元中总调试前先功模块进行组装分调功模块工作正常保证整机运行正确功模块调试正常进入总调试连接模块单步微指令方式执行机器指令微程序流程图全部微程序流程图检查完运行结果正确存中装入段机器指令进行运行方式等功调试执行指令正确性验证验证正确修改条微程序调试验证否达目
二 总体设计方案
2 1 复杂模型机逻辑框图
控制器中心首控制器指令寄存器取指令编译指令输出微控制信号控制ALU运算PC加RAM中取出数运算运算结果通数总线存RAM指令寄存器读条指令次循环
图1 复杂模型计算机逻辑框图
22 框图语言表示模型机指令执行流程
图2 模型计算机逻辑框图
三 数格式寻址方式设计
31 数格式
模型机规定采定点补码表示法表示数字长8位格式:
7
6543210
符号
尾 数
中第 7 位符号位相十进制数值表示范围:-2 7£X£2 7-1
32 模型机寻址方式
操作数寻址寻找形成操作数存中址方法
设指令格式:
操作码(OP) 寻址特征 形式址
形式址(D):指令址字段中出址
效址(EA):形式址定计算操作数实际址
常寻址方式:
(1)隐含寻址:指令中指出操作数址隐含累加器堆栈等出操作数
(2)立寻址:指令址字段指出操作数址操作数身数 data D
(3) 直接寻址:操作数址直接指令中出操作数效址
EA D
(4)间接寻址:指令形成址 D 存相应单元中容操作数址操作数效址
EA (D)
(5)寄存器寻址:指令中出寄存器号 R操作数寄存器中容 data(R)
(6) 寄存器间接寻址:指令中出寄存器号 R操作数址寄存器中容
EA (R)
(7)相寻址:操作数址程序计数器 PC 中容指令中出址偏移量 D 位移量 D 通常补码形式出正负
EA(PC)+D
(8) 基址寻址:操作数址基址寄存器中容指令中出址偏移量 D EA(R)基址 +D
(9)变址寻址:操作数址变址寄存器中容指令中出址偏移量 D
33 指令格式
模型机机器字长8位二进制长度单字长指令双字长指令根求设计该模型机执行指令例指令格式功:
(1) 算术逻辑运算指令
9 条算术逻辑指令名称功具体格式见表 311
表 311
算术逻辑运算指令单字节表示寻址方式采寄存器直接寻址格式:
7654
32
10
OPCODE
rs
rd
中OPCODE 操作码rs 源寄存器rd 目寄存器规定:
Rs rd
选定寄存器
00
01
10
R0
R1
R2
(2) 访问指令转移指令
模型机设计 2 条访指令存数(STA)取数(LDA)2 条转移指令条件转移(JMP)结果零进位转移指令(BZC)指令格式:
7 6
5 4
3 2
1 0
00
M
OPCODE
RD
D
中OPCODE 操作码rd 目寄存器址(LDASTA 指令)D 位移量 (正负均)M 寻址模式定义:
寻址模式 M
效址 E
说 明
00
01
10
11
E D
E(D)
E(RI)+D
E(PC)+D
直接寻址
间接寻址
RI 变址寻址
相寻址
(3) IO 指令
输入(IN)输出(OUT)指令采单字节指令格式:
中addr01 时选中INPUT DEVICE中开关组作输入设备addr10 时选中OUTPUT DEVICE中数码块作输出设备
(4) 停机指令
指令格式:
HALT 指令实现停机操作
四 指令微程序设计
41 指令系统
模型机16 条基指令中算术逻辑指令7条访问存指令程序控制指令4条输入输出指令2条指令1 条表X列出条指令格式汇编符号指令功
系统建议微指令格式参微指令流程图条微指令代码化译成二进制代码表 表X 图X微程序流程图微指令格式转化成二进制微代码表二进制代码表转换联机操作时十六进制格式文件见表X
表 X
24
23
22
21
20
19
18
17
16
1514 13
12 11 10
9 8 7
6
5
4
3
2
1
S3
S2
S1
S0
M
Cn
WE
A9
A8
A
B
C
μA5
μA5
μA5
μA5
μA5
μA5
42 微程序设计
修改程序:ADC机器指令进行修改执行:DR0+DR2→BUS→R0微程序改条指令执行:DR0DR2→BUS→R0中条微程序$M2B959B41改成M2B159B41执行条指令结果图示:
微程序流程图中找ADC执行数序号53(八进制数)转化十六进制数2B定微程序中找含2B程序M2B959B4195转化2进制数10010101中1001代表执行运算0101中前两位中0代表M01代表Cn174LS181逻辑功表找ADC代表FA加BFA加B列寻找合适算法找FA BS3S00001转化十进制数1M2B959B41中9改1保存微程序
修改测试程序:
址(H) 容(H) 助记符 说明
P00 44 IN 01 R0 INPUT device>R0
P01 46 IN 01 R2 INPUT device>R2
P02 98 ADC R2 R0 R2R0 >R0
P03 81 MOV R0 R1 R0>R1
P04 E2 COM R2 NOT R2 >R0
P05 D6 STA 00 0A R2 R2 >(0A)
P06 0A
P07 0C BZC 00 00 00>PC
P08 00
图1输入03R0
图2输入03R0
图3执行正确结果送R1
五 线路连接图
六 微程序流程说明
(1)第条指令通取址INaddress中数03存入R0图1示
图1
(2) 第二条指令通取址INaddress中数03存入R2图2示
图2
(3)第三条指令R2中数03送入DR1中(图3)R1中数03送入DR2中(图4)算数逻辑运算器ALU中DR1DR2中数进行求运算存入R0(图5)
图3
图4
图5
(4) 第四条指令MOVR0中数送R1时R1变成02(图6)示
图6
(5)第五条指令移位运算R1中数送299BUS中进行移位运算移位结构存入R1(图7)
图7
七 课程设计收获体会
次课程设计解知识学课中没知识点实践带快乐快乐中着艰辛接完线时候运行机器总出错步步检查遍遍重新连线终成功心里着般没喜悦
计算机设计实践实验课程仅仅理验证重技术训练力培养包括动手力分析问题解决问题力书写力表达力团队协作力等培养注重学生工程力培养学生完成项目实践力时培养学生交流力够表达设计思想工程实践中必少整课程中指导教师次学生交流设计方案学生老师交流中逐渐理解处理器工作原理时培养学生书写报告力学生注重编程序重视课程报告撰写需老师引导成绩例分配导学生真正理解报告仅写老师更重真正通报告形式提交设计思想通口头交流文字书写引导学生明确设计思路体会整机设计思想设计真正成完成该项目第步
次课程设计收获复杂模型计算机设计定解意识专业知识重性想学定狠功夫没付出回报时体会理知识理解必须实践力结合学知识融会贯通解透彻实践永远检验真理唯标准希学程够开展样意义课程设计学生知识提高帮助期次样课题课程设计热情投入学程中求知求学更学专业优秀完成专业务丰富专业知识求更快成长
八 参考资料
[1] 陈华光 计算机组成原理[M]北京:机械工业出版社2004
[2] 杨龙 计算机组成原理系统结构实验教程[M]西安:西安电子科技学出版社2004
附件(程序清单):
P0044
P01B0
P0245
P03C1
P0486
P050c
P0600
M00018108
M0101ED82
M0200C050
M0300A004
M0400E0A0
M0500E006
M0600A007
M0700E0A0
M0801ED8A
M0901ED8C
M0A00A03B
M0B018001
M0C00203C
M0D00A00E
M0E01B60F
M0F95EA25
M1001ED83
M1101ED85
M1201ED8D
M1301EDA6
M14001001
M15030401
M16018016
M173D9A01
M18019201
M1901A22A
M1A01B22C
M1B01A232
M1C01A233
M1D01A236
M1E318237
M1F318239
M20009001
M21028401
M2205DB81
M230180E4
M24018001
M2595AAA0
M2600A027
M2701BC28
M2895EA29
M2995AAA0
M2A01B42B
M2BB59B41
M2C01A42D
M2D65AB6E
M2E0D9A01
M2F01AA30
M300D8171
M31959B41
M32C19A01
M3301B435
M3405DB81
M35699B41
M36CD9A01
M37298838
M38019801
M3919883A
M3A019801
M3B070A08
M3C068A09
计算机科学技术系课程设计评分表
课题名称:复杂模型计算机设计
项 目
评 价
设计方案合理性创造性
设计调试结果
设计说明书质量
答辩陈述回答问题情况
课程设计周表现情况
综合成绩
教师签名:
日 期:
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