计算机组成原理课程设计务书
题目： 模型机设计
学生姓名： 学 号：
班 级： 软件工程班 指导教师：
计算机组成原理课程设计题目简介
该设计求学生根计算机组成原理课程学知识设计开发套简单模型计算机
通简单计算机设计达计算机基组成部件功设计微程序控制器设计微指令微程序编制调试等程更深解加深理课程理解通模型机设计调试连贯运计算机组成原理课程学知识建立计算机整机概念加深计算机时间空间概念理解
二 计算机组成原理课程设计务
1查阅文献资料般5篇
2教学实验模型机背景通调研分析现模型机建立带8位移位运算指令整机模型
3完成系统编程测试工作
4撰写设计说明书
5做答辩工作
三 计算机组成原理课程设计容功技术指标
1 根务求设计整机系统方案
2 存储系统：模型机存储模块说明存储器输入输出时序模块连接方式等
3 运算器：模型机器件组成带片间串行进位8位算术逻辑运算功运算器
4 微程序控制器模块：教学机系统设计微程序控制器
5 设计模型机指令系统：（含设计微指令格式微程序流程图条指令应微程序等）指令系统包括列指令：INOUTSTALDAJMPBZCCLRMOVADDSUBADCADTINCDECSBTSBC
6 解说明教学模型机输入输出模块
7 利指令系统编制汇编语言程序进行调试通
8 整机设计分模块进行说明模块中数控制信号源功时序模块间数控制信号源功时序等
四 完成课程设计报告
1 设计题目设计务实验设备器材
2 整机设计方案设计原理容
3 画出模型机数通路图
4 画出设计模型机微程序流程图微程序
5 说明指令系统格式
6 说明模块中数控制信号源功时序模块间数控制信号源功时序等
7 调试情况调试程中遇问题解决设计编码回顾讨分析改进设想验体会等
五 计算机组成原理课程设计提交成果
1 设计说明书份容包括：
1) 中文摘100字关键词35
2) 前言
3) 设计目设计原理
4) 模型机逻辑结构框图
5) 运算器物理结构
6) 存储器系统组成说明
7) 指令系统设计指令格式分析
8) 微程序控制器逻辑结构功
9) 微程序设计实现（含微指令格式续址产生方法微程序入口址形成）
10) 系统调试报告
11) 设计总结
2 刻制光盘张
六 设计（文）参考文献
1 白中英 计算机组成原理 科学术出版社20068
2 白中英 计算机组成原理题解题库实验 科学术出版社20068
3 王爱英计算机组成结构清华学出版社1999
4 王诚计算机组成结构清华学出版社1999清华学出版社1999
5 唐朔飞 计算机组成原理高等教育出版社1993
七 阶段时间安排（2周）：
周次
日期
容
点
完成情况
教师签字
第1周
星期
教师讲解设计求准备参考资料
教室
星期二三
分析系统方案设计
教室
星期四五
编程
实验室
第2周
星期二
调试系统
实验室
星期三四
编写设计说明书
实验室
星期五
答辩
实验室
2012年6月18日
*******************
实践教学
*******************
兰州理工学
计算机通信学院
2012年春季学期
计算机组成原理课程设计
题 目： 模型机设计1
专业班级：
姓 名：
学 号：
指导教师：
成 绩：
前言
计算机组成原理课程计算机系重门专业基础课门课容特点属工程性技术性实践性强门课进行课堂教学时必须实验教学环节予足够重视良实验环境进行反应教学容水确实较高实验项目深化计算机功部件实验时加强计算机整机硬件系统组成运行原理关容实验教学实验整程中坚持硬件知识时加深计算机整机系统中软硬件联系配合认识目前单位院校研制出计算机组成原理课程教学实验系统装置具特色基相孤立功部件实验整机硬件方面实验难胜更计算机系统中硬软件联系配合学提供足够帮助
计算机组成原理实验系统作较高层次专计算机原理课程教学实验实验计算机系统具良实验性系统完整性扩展性
锻炼学积极性学生动手力组织样课程设计十分必计算机硬件学计算机组成原理门重学科够真正掌握计算机组成原理实践必须
目 录
摘 5
第章：设计目设计原理…………………………………………5
11设计目 6
12课程设计容功技术指标……………………………………6
13实验设备器材 6
14设计原理……………………………………………………………6
第二章：模型机逻辑结构框图 7
21模型机逻辑结构 7
211运算器模块 8
212寄存器堆模块 8
213程序计数器PC 9
214址寄存器 10
215指令寄存器模块 10
216启停时序电路模块 10
217微程序控制器模块电路 11
218存储器单元电路 11
219输入输出设备 11
22模型机数通路 12
第三章：运算器物理结构 13
1运算器设计 13
第四章：存储器系统组成说明……………………………………14
41存储器组成…………………………………………………………………14
42存储器原理图……………………………………………… 15
43存储器输入输出时序 16
第五章：指令系统设计指令格式分析……………………………16
51数格式 16
52指令格式 16
53指令系统 17
第六章：微程序控制电器逻辑结构功…………………………18
61微程序控制电路…………………………………………………………………18
62微指令格式………………………………………………………………18
第七章：微程序设计实现 19
71监控软件设计 19
72模型机微程序流程图 19
73二进制微代码表 22
74微程序设计 23
第八章：系统调试 24
81连线 24
82联机读／写程序 25
83运行程序 25
84调试时问题解决…………………………………………25
设计总结 26
参考文献 27
致谢 28
摘
试验机学生提供运算器模块ALU寄存器堆模块指令部件模块存模块微程序模块启停时序电路模块控制台控制模块扩展模块
设计利试验机完成基模型机设计容建立带带8位增减指令整机模型基础完成系列指令指令：输入输出指令INOUT访问存指令MOVLDASTA算术逻辑指令ADCSBCINCDECCLR
关键词：存储系统运算器微程序控制器指令系统微指令
第章：设计目设计原理
11设计目
该设计求学生根计算机组成原理课程学知识设计开发套简单模型计算机
通简单计算机设计达计算机基组成部件功设计微程序控制器设计微指令微程序编制调试等程更深解加深理课程理解通模型机设计调试连贯运计算机组成原理课程学知识建立计算机整机概念加深计算机时间空间概念理解
12课程设计容功技术指标
1根务求设计整机系统方案
2存储系统：模型机存储模块说明存储器输入输出时序模块连接方式等
3运算器：模型机器件组成带片间串行进位16位算数逻辑运算功运算器带带8位增减指令整机模型
4微程序控制器模块：教学机系统设计微程序控制器
5设计模型机指令系统：（含设计微指令格式微程序流程图条指令应微程序等）指令包括指令：INOUTSTALDAJMPBZCCLRMOVADDSUBADCADTINCDECSBTSBC
6解说明教学模型机输入输出模块
7设计指令系统基础编制汇编语言程序进行调试通
8整机设计分模块进行说明模块中数控制信息源功时序模块间数控制信号源功时序等
13实验设备器材
DVCC试验箱74LS181四位算术逻辑单元函数发生器暂存器74LS273输出缓显示驱动74LS245移位寄存器74LS2994位二进制计数器74LS16174LS138译码器E2PROM 2816芯片6264芯片PC机台排线干
14设计原理
141运算器
实验完成8位算术运算逻辑运算带移位功运算器运算器2片74LS181构成运算器核心两8位二进制数进行种算术逻辑运算具体74LS181功控制条件MCNS3S2S1S0决定两参加运算数分两片8位锁存器74LS273运算结果直接输出缓器74LS245输出缓器发送系统数总线便进行移位操作参加次运算移位运算器74LS299进位控制电路组成实现移位运算
142存储器
存储器存放机器指令次设计采6264存储器作存储器址总线址寄存器单元电路中址寄存器74LS273出写信号片选信号写入方式决定
143控制器
核心控制器完成接受机器指令译码器送代码系统控制转相应机器指令应首条代码程序入口然执行微代码规定操作说前机器指令功进行解释执行工作更具体讲通接受CPU指令译码器发信号找条指令应首条微代码程序微址入口通系统时钟引入时序节拍脉控制逐条读出微代码微代码值译码器译码产生部分电路需相应控制信号加数通路中相应控制位完成功该指令功进行解释执行条指令解释执行完早继续执行条微指令应微址入口样周复始实现机器指令序分支循环运行
144输入输出
系统两种外部IO设备种矩阵式键盘作输入设备INPUT种字符显示设备作输出设备OUTPUT 键盘计算机系统中基输入设备种通键直接计算机输入信息设备 显示器作终端设备独立存键盘输入显示输出整体通标准串行接口机相连
第二章：模型机逻辑结构框图
21模型机逻辑结构
211运算器模块
运算器模块运算器U31U32（74LS181）暂存器U29U30（74LS273）输出缓器U33（74LS245）进位控制判零标志控制电路等构成
运算器核心部件74LS181两8位二进制数进行种逻辑算术运算具体功控制条件MCNS3S2S1S0决定两参加运算数分暂存器U29U30运算结果直接输出输出缓器U33输出缓器发送系统数总线便进行移位操作参加次运算
212寄存器堆模块
寄存器堆模块实验计算机提供48位通寄存器保存操作数中间运算结果运算器运算速度指令系统设计等密切关系
4寄存器均采74LS374（U41～U44）输入全部相连连系统数总线BUSD0～D7总线数具体写入寄存器写入脉（LDR0K～LDR3K）控制４寄存器输出排针REGBUS引出时连系统总线具体寄存器读出输出允许信号R0B～R3B控制
213程序计数器PC
程序计数器PC二片预置4位二进制步计数器74LS161（U38U39）构成具接数计数清零等功程序计数器输出采三态传输器件74LS245（U40）控制台总清开关0时（LCLR指示灯灭）清零程序计数器总清开关时1电
（1）停机状态启动时程序计数器PC工作情况
PC接数控制信号LOAD接数工作脉CLK161LDPC1时时钟脉T4电正跳时程序计数器PC工作脉端CLK161电便正跳变总线BUSD0～D7启动址值接入程序计数器74LS161输入启动址000～0FF中意值时LOAD0时74LS161输入端数预置成输入端数初始化启动址74LS161输出三态传输器件74LS245（U40）控制输出8芯排针PCBUSU40PCB信号控制PCB0时初始址值U40输出部数总线
（2）运行时PC工作情况
需取条指令取指令字节时应控制PC计数状态U38程序计数器低4位U39程序计数器高4位低4位产生进位信号TC接高4位进位输入端CET运行状态时CLR1控制LOAD1便PC计数状态LDPC1时钟脉T4正跳时PC计数脉CLK161正跳变PC便计数加1
214址寄存器
址寄存器部分址寄存器址显示灯构成址寄存器采74LS273（U37）输入直接连系统总线BUSD0～D7输出直接接程序存储器6264（U52）址输入端AD0～AD7输出三态
LDAR1时钟脉T3正跳变时74LS273（U37）工作脉正跳总线址值锁存74LS273中74LS273输出受控制址值直接输出址总线AD0～AD7址显示灯LAD0～LAD7显示址值AD0～AD7高电亮低电灭
215指令寄存器模块
指令寄存器模块中指令寄存器74LS273（U36）输出部分排针形式引出1J1部分部已连构成实验计算机时作指令译码电路输入实现程序跳转控制
216启停时序电路模块
模块三部分组成：时钟脉源单拍脉消抖电路时序控制电路系统运行控制开关组
(1)时钟信号源
时钟信号源时基电路555（U46）触发单稳态谐振荡器74LS123（U47）构成555时基电路产生定频率方波信号H2474LS123中单稳态电路74LS123（U47）延时产生特定占空信号H23时间T长短外接电阻电容决定
(2)单拍脉消抖电路
实验计算机中配单拍脉产生钮次手动脉钮SD端输出正脉SQ端输出负脉非门作消抖电路时序控制电路系统运行开关组
217微程序控制器模块电路
微程序控制器模块微程序编程器核心微控制器量两部分组成
（1）微程序编程器
微程序编程器预先定义机器码应微代码程E2ROM2816控制存储器中控制存储器中数进行校验
（2）核心微控制器
核心微控制器完成接收机器指令译码器送代码系统控制转相应机器指令应首条微代码程序入口然执行微代码规定操作说前机器指令功进行解释执行工作
218存储器单元电路
存储器单元电路存放实验中机器指令
存储器片6264组成实际容量256字节6264四控制线CS1第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线
存储器芯片种类繁容量样片RAM满足存储容量位数(字数)求时需片存储芯片进行扩展形成容量更字数位数更存储器扩展方法根需位扩展字扩展字位时扩展3种
219输入输出设备
（1）输入设备单元
系统中8拨动开关作输入设备通总线驱动器 74LS245（U51）输出系统扩展数总线 EXD0～EXD7 输入数显示 LD0～LD7 八 LED 高电亮低电灭
（2）输出设备单元
单元设置两七段数码显示需输出数七段数码译码电路两片GAL16V8（U53U54）组成
22模型机数通路
模型机运算器控制器存储器输入设备输出设备五部分组成运算器算术逻辑单元(ALU)累加寄存器数缓寄存器状态条件寄存器组成数加工处理部件相控制器言执行部件运算器两功： (1)执行算术运算(2)执行逻辑运算进行逻辑测试零值测试两值较控制器根指令操作码时序信号产生种操作控制信号便正确建立数通路完成取指令执行指令控制存储器作计算机记忆部件存放程序数输入设备键盘计算机键盘功时发现键该键信息送入计算机输出设备显示器输出信息字符形式显示出
模型机运行程首先程序计数器PC容装入址寄存器AR然程序计数器容加1条程序做准备接着址寄存器容放址总线存储单元容传送缓寄存器DR然缓寄存器容传送指令寄存器里完成取指令现做操作执行CLA指令操作控制器送控制信号ALU接着ALU响应控制信号AC清零果接执行ADD操作取指令面相然存中读取操作数操作数累加器相加存入累加器
图31 数通路图
第三章：运算器物理结构
1运算器设计
实验中16位运算器数通路图31示中运算器四片74LS181＼串形成16位字长ALU构成低8位运算器输出三态门74LS245（U33）ALUO1插座进行调试时8芯排线部数总线BUSD0～D7插座BUS1～6中相连低8位数总线通LZD0～LZD7显示灯显示高8位运算器输出三态门74LS145（U33）ALUO1插座调试时8芯排线高8位数总线BUSD8～D15插座KBUS1KBUS2相连高8位数总线通LZD8～LZD15显示灯显示参运算四数输入端分四锁存器74LS273（U29U30U29U30）锁存调试时四锁存器输入联8芯排线连外部数总线EXD0～D7插座EXJ1～EXJ3中参运算数源8位数开关KD0～KD7三态门74LS245（U51）直接连外部数总线EXD0～EXD7输入数通LD0～LD7显示
表31 74LS181功表
运算器数通路图
第四章：存储器系统组成说明
41存储器组成
存储器片6264组成实际容量256字节6264四控制线CS1第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线功表：
表31 6264功表
工作方式
IO
输入
DI
DO
OE
WE
CS
非选择
X
HIGHZ
X
X
H
读出
HIGHZ
DO
L
H
L
写入
DI
HIGHZ
H
L
L
写入
DI
HIGHZ
L
L
L
选择
X
HIGHZ
H
L
L
42存储器原理图
存储器原理图图31示：
机存储器采级cache存储器结构存放试验机机器指令数总线挂外部数总线EXD0～EXD7址总线址寄存器单元电路中址寄存器74LS273（U37）出址值8LED灯LAD0～LAD7显示高电亮低电灭手动方式输入数8位数开关KD0～KD7提供三态门74LS245（U51）连外部数总线EXD0～EXD7实验时外部数总线EXD0～EXD78芯排线连部数总线BUSD0～BUSD7分时出址数读信号直接接写信号片选信号写入方式确定该存储器中机器指令读写分手动动两种方式手动方式 写信号WR` 提供片选信号CE`提供动方式写信号控制CPUP12提供片选信号控制CPUP11提供
址寄存器8位接入6264址A0～A7高4位A8～A12接实际容量256字节6264四控制线：CS1 第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线CS1片选线CE`控制（应开关CE）OE读线直接接WE写线WR`控制（应开关WE）CS2直接接+5V
43存储器输入输出时序
形成时钟脉信号T3方法：时序电路模块中两二进制开关运行控制运行方式运行控制开关置运行状态运行方式开关置连续状态时动运行启动开关T3连续方波信号输出时调节电位器W1示波器观察T3输出实验求脉信号实验中运行方式开关置单步状态动次启动运行开关T3输出正单脉脉宽度连续方式相
第五章：指令系统设计指令格式分析
51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
6 5 4 3 2 1 0
符号
尾 数
中第7位符号位数值表示范围：1≤X<1
52指令格式
模型机设计指令10条中包括算术逻辑指令IO 指令访问转移指令
（1）．算术逻辑指令
设计6条算术逻辑指令单字节表示寻址方式采寄存器直接寻址格式：
7 6 5 4
3 2
1 0
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 条访问指令存数（STA）取数（LDA）指令格式：
7 6
5 4
3 2
1 0
0 0
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
ED
E(D)
E(RI)+D
E(PC)+D
直接寻址
间接寻址
RI变址寻址
相寻址
模型机规定变址寄存器 RI 指定寄存器 R2
（3）I0指令
输入（IN）输出（OUT）指令采单字节指令格式：
7 6 5 4
3 2
1 0
OPCODE
ADDR
RD
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
53指令系统
模型机10条基指令中算术运算类指令6条（INCDECADCSBCMOVCLR）访问存指令程序控制指令4条（STALDA）I O指令2条(INOUT)表列出条指令格式汇编符号指令功
汇编符号
指令格式
功
CLR rd
0110
00
rd
0→rd
MOV rs rd
0111
rs
rd
rs→rd
IN addr rd
0100
01
rd
addr→rd
OUT addr rd
0101
10
rd
rd→addr
LDA M D rd
00
M
00
rd
D
E→rd
STA M D rd
00
M
01
rd
D
rd→E
INC rd
1010
rs
rd
rs+1→rd
DEC rd
1011
rs
rd
rs1→rd
ADC rs rd
1000
rs
rd
rs+rd+cy→rd
SBC rs rd
1001
rs
rd
rsrdcy→rd
第六章：微程序控制电器逻辑结构功
61微程序控制电路
微程序控制器组成中控制存储器采3片E2PROM2816芯片具掉电保护功微命令寄存器18位2片8D触发器74LS273（U23U24）片4D触发器74LS175（U27）组成微址寄存器6位三片正触发双D触发器74LS74组成带清零端预置端判测试情况T2时刻入微址寄存器容条微指令址T4时刻进行测试判时转移逻辑满足条件输出负脉通强置端某触发器置1状态完成址修改
62微指令格式
微指令格式
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15 14 13
12 11 10
9 8 7
6
5
4
3
2
1
S3
S2
S1
S0
M
Cn
WE
B1
B0
A
B
C
uA5
uA4
uA3
uA2
uA1
uA0
A字段 C字段 B字段
15
14
13
选择
0
0
0
0
0
1
LDRi
0
1
0
LDDR1
0
1
1
LDDR2
1
0
0
LDIR
1
0
1
LOAD
1
1
0
LDAR
9
8
7
选择
0
0
0
0
0
1
P(1)
0
1
0
P(2)
0
1
1
P(3)
1
0
0
P(4)
1
0
1
AR
12
11
10
选择
0
0
0
0
0
1
RSB
0
1
0
RDB
0
1
1
RIB
1
0
0
299B
1
0
1
ALUB
1
1
0
SWB
1
1
1
PCB
中UA5~UA0条微指令微址ABC三译玛字段分三控制位译码出种控制信号
A字段中LDRi入工作寄存器信号译码器控制位B字段中RSBRDBRIB分源寄存器选通信号目寄存器选通信号变址寄存器选通信号功根机器指令进行三工作寄存器R0R1R2选通译码C字段中P(1)~P(4)四测试字位功根机器指令相应微代码进行译码微程序转入相应微址入口实现微程序序分支循环运行AR算术运算否影响进位零标志位控制位
第七章：微程序设计实现
71监控软件设计
模型机监控软件详细：
P00 44 IN 01R0
P01 46 IN 01R2
P02 88 ADC R2R1
P03 71 MOV R0R1
P04 A0 INC RORO
P05 58 OUT R010
P06 5A OUT R210
72模型机微程序流程图
PC→AR PC+1
RAM→BUS BUS→IR
P(1)
PC→AR PC+1
PC→AR PC+1
RAM→BUS BUS→AR
RAM→BUS BUS→DR1
RAM→BUS BUS→DR1
SW→BUS BUS→RD
PC→AR PC+1
PC→AR PC+1
RD→AR
RAM→BUS BUS→DR1
PC→AR BUS→AR
RAM→BUS BUS→DR1
R1→DR2
RAM→BUS BUS→AR
DR1+DR2→BUS→AR
RAM→BUS BUS→DR2
DR1+DR2→BUS→AR
DR1+DR2→BUS→DR1
DR1+DR2→BUS→DR1
运行微程序
01
02
10
00（直接） 01（间接） 10（变址） 11（相） IN OUT
10 11 12 13 14 15
03 05 0A 0F
04 06 0C 1C
07 0D 1D
0E 1E
01
01
P(2)
RAM→BUS BUS→DR1
01
RAM→BUS BUS→AR
01
20
20 21
LDA STA
微程序流程图（1）
PC→AR PC+1
RAM→BUS BUS→IR
P(1)
RS→RD
RAM→BUS BUS→DR2
RAM→BUS BUS→DR2
RS→BUS BUS→DR1
RAM→BUS BUS→DR1
RD→AR
ALU0→BUS BUS→RD
DR1+1→BUS→RD
RAM→BUS BUS→DR1
DR1→DR1
DR1→DR1
DR1+DR2→BUS→RD
运行微程序
01
02
10
CLR MOV ADC SBC INC DEC
DR11→BUS→RD
R1+1→BUS→DR1
DR1→DR1
DR1+DR2→BUS→RD
16 17 18 19 1A 1B
1F 23 29 2A
22 24
25
26
27
28
01
01
01
01
01
01
控 制 台
P(4)
PC→AR PC+1
PC→AR PC+1
(SW)→BUS BUS→DR1
RAM→BUS BUS→DR1
DR1→RAM
DR1→LED
00
08
写
09 08 0B
2B 2D
2C 2E
01
微程序流程图（2）
73二进制微代码表
微址
S3 S2 S1 S0 M CN WE B1 B0
A
B
C
UA5…UA0
00
0 0 0 0 0 1 0 1 1
000
000
100
001000
01
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
000010
02
0 0 0 0 0 1 0 0 1
100
000
001
010000
03
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
000100
04
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
000
100000
05
0 0 0 0 0 1 0 0 1
110
000
000
000110
06
1 0 0 1 0 1 0 0 1
010
000
000
000111
07
0 0 0 0 0 1 0 0 1
110
000
000
100000
08
0 0 0 0 0 1 0 0 0
110
110
110
101101
09
0 0 0 0 0 1 0 0 0
110
110
110
101011
0A
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
001010
0B
0 0 0 0 0 1 0 1 1
000
000
000
000001
0C
0 0 0 0 0 1 0 1 1
011
001
000
001101
0D
1 0 0 1 0 1 1 1 1
110
101
000
001110
0E
1 0 0 1 0 1 0 1 1
010
101
000
100000
0F
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
011100
10
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
000011
11
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
000101
12
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
001010
13
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
001111
14
0 0 0 0 0 1 0 0 0
001
000
000
000001
15
0 0 0 0 0 1 1 1 0
110
010
000
000001
16
0 0 0 0 0 1 0 1 1
001
101
000
000001
17
0 0 1 1 0 0 1 1 1
001
001
000
000001
18
0 0 0 0 0 1 1 1 1
010
001
000
011111
19
0 0 1 1 1 1 0 1 1
011
010
000
100011
1A
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
001
000
101001
1B
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
010
000
101010
1C
0 0 0 0 0 1 0 0 1
011
000
000
011100
1D
1 0 0 1 0 1 0 1 1
110
101
000
011101
1E
1 0 0 1 0 1 0 1 1
010
101
000
100000
1F
0 0 0 0 0 1 0 0 1
011
000
000
100010
20
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
000001
21
0 0 0 0 0 1 0 0 1
110
000
000
000001
22
1 0 0 1 0 0 0 1 1
001
101
000
000001
23
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
010
000
100100
24
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
000
000
100101
25
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
000
000
100110
26
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
101
000
100111
27
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
000
000
101000
28
1 0 0 1 0 0 0 1 1
001
000
000
000001
29
0 0 0 0 0 1 0 1 1
001
101
000
000001
2A
0 0 0 0 0 1 0 1 1
001
101
000
000001
2B
0 0 0 0 0 0 0 0 0
010
000
000
101100
2C
0 0 0 0 0 1 0 0 1
000
000
000
001001
2D
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
101110
2E
0 0 0 0 0 1 0 1 0
000
000
000
001000
74微程序设计
M00 088105
M01 82ED05
M02 50C004
M03 04A004
M04 20EC05
M05 06E004
M06 07A094
M07 20E004
M08 AD6D04
M09 AB6D04
M0A 0AA004
M0B 018005
M0C 0DB205
M0D 0EEA97
M0E 20AA95
M0F 1CA004
M10 83ED05
M11 85ED05
M12 8AED05
M13 8FED05
M14 011004
M15 016407
M16 019A05
M17 019233
M18 1FA207
M19 23B43D
M1A 29A205
M1B 2AA405
M1C 1CB004
M1D 1DEA95
M1E 20AA95
M1F 22B004
M20 01A004
M21 01E004
M22 019A91
M23 24A405
M24 25A005
M25 26A005
M26 27AA05
M27 28A005
M28 019091
M29 019A05
M2A 019A05
M2B 2C2000
M2C 098004
M2D 2EA004
M2E 080005
第八章：系统调试
81连线
a跳线器J1～J12全部拨右边（动工作方式）
b跳线器J16J18J23J24全部拨左边
c跳线器J15J19J25全部拨右边跳线器J13J14拨左边
d跳线器J20～J22J26J27连短路片
eUJ1连UJ2JSE1连JSE2SJ1连SJ2
fMBUS连BUS2
gREGBUS连BUS5
hPCBUS连EXJ2
iALUBUS连EXJ3
jALUO1连BUS1
kEXJ1连BUS3
lALUO2连BUS4
mIJ1连IJ2
82联机读／写程序
DVCC联机软件装载功16进制格式文件（文件名test）装入实验机
83运行程序
（1）单步运行程序
a 编程开关置运行状态运行方式开关置单步状态运行控制开关置运行状态
b 拨动总清开关(0→1)微址清零PC计数器清零程序首址OOH
c 动启动运行开关单步运行条微指令微程序流程图观察微址显示灯否流程致
（2） 连续运行程序
a 编程开关置运行状态运行方式开关置连续状态运行控制开关置运行状态
b 拨动总清开关清微址PC计数器动启动运行开关系统连续运行程序果停止程序运行需运行控制开关置停止状态系统停机
84调试时问题解决
调试程序时理实践没结合起遇问题总结起点：
1接线错误没检查排线否正常者粗心排线插孔没齐排线接错导致程序运行错误
2写程序时错误推导RLC微址时理出发推导通P1测试RLC操作转微代码址1E程序调试址错误应该0D
3硬件设计时硬件理解清导致硬件电路连接时出现错误
4微控制器熟悉微程序理解误导致写二进制代码错误进修改正确
设计总结
次课程设计中规定时间基完成课程设计求开发出题目求系统
通次课程设计计算机组成原理理更深刻认识计算机中模块功模块间联系更深刻解包括存储器模块运算器模块控制器模块指令系统输入输出设备等
系统设计程中合作力量忽视作限简单软件开发完成复杂务仅力量难实现分工合作短时间完成务两星期课程设计组成原理门课程容理解更深刻理课程中学知识运实践中增强实际动手力
通次系统设计深信够实践中认真思考会收获力少做出少然设计体差强意容少欠缺方少学书没东西外老师学交流更掌握书中知识
参考文献
[1] 白中英计算机组成原理科学技术出版社20068
[2] 白中英计算机组成原理题解题库实验科学技术出版社20068
[3] 王爱英计算机组成结构清华学出版社1999
[4] 唐朔飞计算机组成原理高等教育出版社1993
[5] 王诚刘卫东计算机组成设计实验指导清华学出版社2005
致谢
次课设学东西部分老师部分学通种参考资料获老师利完成课设奠定牢固基础特感谢计算机组成原理授课老师包仲贤老师知识基础解决问题思想外特感谢课设指导老师包老师+课设指导中指出实际性问题合适方利完成课设身边学帮助感谢
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
题目： 模型机设计
学生姓名： 学 号：
班 级： 软件工程班 指导教师：
计算机组成原理课程设计题目简介
该设计求学生根计算机组成原理课程学知识设计开发套简单模型计算机
通简单计算机设计达计算机基组成部件功设计微程序控制器设计微指令微程序编制调试等程更深解加深理课程理解通模型机设计调试连贯运计算机组成原理课程学知识建立计算机整机概念加深计算机时间空间概念理解
二 计算机组成原理课程设计务
1查阅文献资料般5篇
2教学实验模型机背景通调研分析现模型机建立带8位移位运算指令整机模型
3完成系统编程测试工作
4撰写设计说明书
5做答辩工作
三 计算机组成原理课程设计容功技术指标
1 根务求设计整机系统方案
2 存储系统：模型机存储模块说明存储器输入输出时序模块连接方式等
3 运算器：模型机器件组成带片间串行进位8位算术逻辑运算功运算器
4 微程序控制器模块：教学机系统设计微程序控制器
5 设计模型机指令系统：（含设计微指令格式微程序流程图条指令应微程序等）指令系统包括列指令：INOUTSTALDAJMPBZCCLRMOVADDSUBADCADTINCDECSBTSBC
6 解说明教学模型机输入输出模块
7 利指令系统编制汇编语言程序进行调试通
8 整机设计分模块进行说明模块中数控制信号源功时序模块间数控制信号源功时序等
四 完成课程设计报告
1 设计题目设计务实验设备器材
2 整机设计方案设计原理容
3 画出模型机数通路图
4 画出设计模型机微程序流程图微程序
5 说明指令系统格式
6 说明模块中数控制信号源功时序模块间数控制信号源功时序等
7 调试情况调试程中遇问题解决设计编码回顾讨分析改进设想验体会等
五 计算机组成原理课程设计提交成果
1 设计说明书份容包括：
1) 中文摘100字关键词35
2) 前言
3) 设计目设计原理
4) 模型机逻辑结构框图
5) 运算器物理结构
6) 存储器系统组成说明
7) 指令系统设计指令格式分析
8) 微程序控制器逻辑结构功
9) 微程序设计实现（含微指令格式续址产生方法微程序入口址形成）
10) 系统调试报告
11) 设计总结
2 刻制光盘张
六 设计（文）参考文献
1 白中英 计算机组成原理 科学术出版社20068
2 白中英 计算机组成原理题解题库实验 科学术出版社20068
3 王爱英计算机组成结构清华学出版社1999
4 王诚计算机组成结构清华学出版社1999清华学出版社1999
5 唐朔飞 计算机组成原理高等教育出版社1993
七 阶段时间安排（2周）：
周次
日期
容
点
完成情况
教师签字
第1周
星期
教师讲解设计求准备参考资料
教室
星期二三
分析系统方案设计
教室
星期四五
编程
实验室
第2周
星期二
调试系统
实验室
星期三四
编写设计说明书
实验室
星期五
答辩
实验室
2012年6月18日
*******************
实践教学
*******************
兰州理工学
计算机通信学院
2012年春季学期
计算机组成原理课程设计
题 目： 模型机设计1
专业班级：
姓 名：
学 号：
指导教师：
成 绩：
前言
计算机组成原理课程计算机系重门专业基础课门课容特点属工程性技术性实践性强门课进行课堂教学时必须实验教学环节予足够重视良实验环境进行反应教学容水确实较高实验项目深化计算机功部件实验时加强计算机整机硬件系统组成运行原理关容实验教学实验整程中坚持硬件知识时加深计算机整机系统中软硬件联系配合认识目前单位院校研制出计算机组成原理课程教学实验系统装置具特色基相孤立功部件实验整机硬件方面实验难胜更计算机系统中硬软件联系配合学提供足够帮助
计算机组成原理实验系统作较高层次专计算机原理课程教学实验实验计算机系统具良实验性系统完整性扩展性
锻炼学积极性学生动手力组织样课程设计十分必计算机硬件学计算机组成原理门重学科够真正掌握计算机组成原理实践必须
目 录
摘 5
第章：设计目设计原理…………………………………………5
11设计目 6
12课程设计容功技术指标……………………………………6
13实验设备器材 6
14设计原理……………………………………………………………6
第二章：模型机逻辑结构框图 7
21模型机逻辑结构 7
211运算器模块 8
212寄存器堆模块 8
213程序计数器PC 9
214址寄存器 10
215指令寄存器模块 10
216启停时序电路模块 10
217微程序控制器模块电路 11
218存储器单元电路 11
219输入输出设备 11
22模型机数通路 12
第三章：运算器物理结构 13
1运算器设计 13
第四章：存储器系统组成说明……………………………………14
41存储器组成…………………………………………………………………14
42存储器原理图……………………………………………… 15
43存储器输入输出时序 16
第五章：指令系统设计指令格式分析……………………………16
51数格式 16
52指令格式 16
53指令系统 17
第六章：微程序控制电器逻辑结构功…………………………18
61微程序控制电路…………………………………………………………………18
62微指令格式………………………………………………………………18
第七章：微程序设计实现 19
71监控软件设计 19
72模型机微程序流程图 19
73二进制微代码表 22
74微程序设计 23
第八章：系统调试 24
81连线 24
82联机读／写程序 25
83运行程序 25
84调试时问题解决…………………………………………25
设计总结 26
参考文献 27
致谢 28
摘
试验机学生提供运算器模块ALU寄存器堆模块指令部件模块存模块微程序模块启停时序电路模块控制台控制模块扩展模块
设计利试验机完成基模型机设计容建立带带8位增减指令整机模型基础完成系列指令指令：输入输出指令INOUT访问存指令MOVLDASTA算术逻辑指令ADCSBCINCDECCLR
关键词：存储系统运算器微程序控制器指令系统微指令
第章：设计目设计原理
11设计目
该设计求学生根计算机组成原理课程学知识设计开发套简单模型计算机
通简单计算机设计达计算机基组成部件功设计微程序控制器设计微指令微程序编制调试等程更深解加深理课程理解通模型机设计调试连贯运计算机组成原理课程学知识建立计算机整机概念加深计算机时间空间概念理解
12课程设计容功技术指标
1根务求设计整机系统方案
2存储系统：模型机存储模块说明存储器输入输出时序模块连接方式等
3运算器：模型机器件组成带片间串行进位16位算数逻辑运算功运算器带带8位增减指令整机模型
4微程序控制器模块：教学机系统设计微程序控制器
5设计模型机指令系统：（含设计微指令格式微程序流程图条指令应微程序等）指令包括指令：INOUTSTALDAJMPBZCCLRMOVADDSUBADCADTINCDECSBTSBC
6解说明教学模型机输入输出模块
7设计指令系统基础编制汇编语言程序进行调试通
8整机设计分模块进行说明模块中数控制信息源功时序模块间数控制信号源功时序等
13实验设备器材
DVCC试验箱74LS181四位算术逻辑单元函数发生器暂存器74LS273输出缓显示驱动74LS245移位寄存器74LS2994位二进制计数器74LS16174LS138译码器E2PROM 2816芯片6264芯片PC机台排线干
14设计原理
141运算器
实验完成8位算术运算逻辑运算带移位功运算器运算器2片74LS181构成运算器核心两8位二进制数进行种算术逻辑运算具体74LS181功控制条件MCNS3S2S1S0决定两参加运算数分两片8位锁存器74LS273运算结果直接输出缓器74LS245输出缓器发送系统数总线便进行移位操作参加次运算移位运算器74LS299进位控制电路组成实现移位运算
142存储器
存储器存放机器指令次设计采6264存储器作存储器址总线址寄存器单元电路中址寄存器74LS273出写信号片选信号写入方式决定
143控制器
核心控制器完成接受机器指令译码器送代码系统控制转相应机器指令应首条代码程序入口然执行微代码规定操作说前机器指令功进行解释执行工作更具体讲通接受CPU指令译码器发信号找条指令应首条微代码程序微址入口通系统时钟引入时序节拍脉控制逐条读出微代码微代码值译码器译码产生部分电路需相应控制信号加数通路中相应控制位完成功该指令功进行解释执行条指令解释执行完早继续执行条微指令应微址入口样周复始实现机器指令序分支循环运行
144输入输出
系统两种外部IO设备种矩阵式键盘作输入设备INPUT种字符显示设备作输出设备OUTPUT 键盘计算机系统中基输入设备种通键直接计算机输入信息设备 显示器作终端设备独立存键盘输入显示输出整体通标准串行接口机相连
第二章：模型机逻辑结构框图
21模型机逻辑结构
211运算器模块
运算器模块运算器U31U32（74LS181）暂存器U29U30（74LS273）输出缓器U33（74LS245）进位控制判零标志控制电路等构成
运算器核心部件74LS181两8位二进制数进行种逻辑算术运算具体功控制条件MCNS3S2S1S0决定两参加运算数分暂存器U29U30运算结果直接输出输出缓器U33输出缓器发送系统数总线便进行移位操作参加次运算
212寄存器堆模块
寄存器堆模块实验计算机提供48位通寄存器保存操作数中间运算结果运算器运算速度指令系统设计等密切关系
4寄存器均采74LS374（U41～U44）输入全部相连连系统数总线BUSD0～D7总线数具体写入寄存器写入脉（LDR0K～LDR3K）控制４寄存器输出排针REGBUS引出时连系统总线具体寄存器读出输出允许信号R0B～R3B控制
213程序计数器PC
程序计数器PC二片预置4位二进制步计数器74LS161（U38U39）构成具接数计数清零等功程序计数器输出采三态传输器件74LS245（U40）控制台总清开关0时（LCLR指示灯灭）清零程序计数器总清开关时1电
（1）停机状态启动时程序计数器PC工作情况
PC接数控制信号LOAD接数工作脉CLK161LDPC1时时钟脉T4电正跳时程序计数器PC工作脉端CLK161电便正跳变总线BUSD0～D7启动址值接入程序计数器74LS161输入启动址000～0FF中意值时LOAD0时74LS161输入端数预置成输入端数初始化启动址74LS161输出三态传输器件74LS245（U40）控制输出8芯排针PCBUSU40PCB信号控制PCB0时初始址值U40输出部数总线
（2）运行时PC工作情况
需取条指令取指令字节时应控制PC计数状态U38程序计数器低4位U39程序计数器高4位低4位产生进位信号TC接高4位进位输入端CET运行状态时CLR1控制LOAD1便PC计数状态LDPC1时钟脉T4正跳时PC计数脉CLK161正跳变PC便计数加1
214址寄存器
址寄存器部分址寄存器址显示灯构成址寄存器采74LS273（U37）输入直接连系统总线BUSD0～D7输出直接接程序存储器6264（U52）址输入端AD0～AD7输出三态
LDAR1时钟脉T3正跳变时74LS273（U37）工作脉正跳总线址值锁存74LS273中74LS273输出受控制址值直接输出址总线AD0～AD7址显示灯LAD0～LAD7显示址值AD0～AD7高电亮低电灭
215指令寄存器模块
指令寄存器模块中指令寄存器74LS273（U36）输出部分排针形式引出1J1部分部已连构成实验计算机时作指令译码电路输入实现程序跳转控制
216启停时序电路模块
模块三部分组成：时钟脉源单拍脉消抖电路时序控制电路系统运行控制开关组
(1)时钟信号源
时钟信号源时基电路555（U46）触发单稳态谐振荡器74LS123（U47）构成555时基电路产生定频率方波信号H2474LS123中单稳态电路74LS123（U47）延时产生特定占空信号H23时间T长短外接电阻电容决定
(2)单拍脉消抖电路
实验计算机中配单拍脉产生钮次手动脉钮SD端输出正脉SQ端输出负脉非门作消抖电路时序控制电路系统运行开关组
217微程序控制器模块电路
微程序控制器模块微程序编程器核心微控制器量两部分组成
（1）微程序编程器
微程序编程器预先定义机器码应微代码程E2ROM2816控制存储器中控制存储器中数进行校验
（2）核心微控制器
核心微控制器完成接收机器指令译码器送代码系统控制转相应机器指令应首条微代码程序入口然执行微代码规定操作说前机器指令功进行解释执行工作
218存储器单元电路
存储器单元电路存放实验中机器指令
存储器片6264组成实际容量256字节6264四控制线CS1第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线
存储器芯片种类繁容量样片RAM满足存储容量位数(字数)求时需片存储芯片进行扩展形成容量更字数位数更存储器扩展方法根需位扩展字扩展字位时扩展3种
219输入输出设备
（1）输入设备单元
系统中8拨动开关作输入设备通总线驱动器 74LS245（U51）输出系统扩展数总线 EXD0～EXD7 输入数显示 LD0～LD7 八 LED 高电亮低电灭
（2）输出设备单元
单元设置两七段数码显示需输出数七段数码译码电路两片GAL16V8（U53U54）组成
22模型机数通路
模型机运算器控制器存储器输入设备输出设备五部分组成运算器算术逻辑单元(ALU)累加寄存器数缓寄存器状态条件寄存器组成数加工处理部件相控制器言执行部件运算器两功： (1)执行算术运算(2)执行逻辑运算进行逻辑测试零值测试两值较控制器根指令操作码时序信号产生种操作控制信号便正确建立数通路完成取指令执行指令控制存储器作计算机记忆部件存放程序数输入设备键盘计算机键盘功时发现键该键信息送入计算机输出设备显示器输出信息字符形式显示出
模型机运行程首先程序计数器PC容装入址寄存器AR然程序计数器容加1条程序做准备接着址寄存器容放址总线存储单元容传送缓寄存器DR然缓寄存器容传送指令寄存器里完成取指令现做操作执行CLA指令操作控制器送控制信号ALU接着ALU响应控制信号AC清零果接执行ADD操作取指令面相然存中读取操作数操作数累加器相加存入累加器
图31 数通路图
第三章：运算器物理结构
1运算器设计
实验中16位运算器数通路图31示中运算器四片74LS181＼串形成16位字长ALU构成低8位运算器输出三态门74LS245（U33）ALUO1插座进行调试时8芯排线部数总线BUSD0～D7插座BUS1～6中相连低8位数总线通LZD0～LZD7显示灯显示高8位运算器输出三态门74LS145（U33）ALUO1插座调试时8芯排线高8位数总线BUSD8～D15插座KBUS1KBUS2相连高8位数总线通LZD8～LZD15显示灯显示参运算四数输入端分四锁存器74LS273（U29U30U29U30）锁存调试时四锁存器输入联8芯排线连外部数总线EXD0～D7插座EXJ1～EXJ3中参运算数源8位数开关KD0～KD7三态门74LS245（U51）直接连外部数总线EXD0～EXD7输入数通LD0～LD7显示
表31 74LS181功表
运算器数通路图
第四章：存储器系统组成说明
41存储器组成
存储器片6264组成实际容量256字节6264四控制线CS1第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线功表：
表31 6264功表
工作方式
IO
输入
DI
DO
OE
WE
CS
非选择
X
HIGHZ
X
X
H
读出
HIGHZ
DO
L
H
L
写入
DI
HIGHZ
H
L
L
写入
DI
HIGHZ
L
L
L
选择
X
HIGHZ
H
L
L
42存储器原理图
存储器原理图图31示：
机存储器采级cache存储器结构存放试验机机器指令数总线挂外部数总线EXD0～EXD7址总线址寄存器单元电路中址寄存器74LS273（U37）出址值8LED灯LAD0～LAD7显示高电亮低电灭手动方式输入数8位数开关KD0～KD7提供三态门74LS245（U51）连外部数总线EXD0～EXD7实验时外部数总线EXD0～EXD78芯排线连部数总线BUSD0～BUSD7分时出址数读信号直接接写信号片选信号写入方式确定该存储器中机器指令读写分手动动两种方式手动方式 写信号WR` 提供片选信号CE`提供动方式写信号控制CPUP12提供片选信号控制CPUP11提供
址寄存器8位接入6264址A0～A7高4位A8～A12接实际容量256字节6264四控制线：CS1 第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线CS1片选线CE`控制（应开关CE）OE读线直接接WE写线WR`控制（应开关WE）CS2直接接+5V
43存储器输入输出时序
形成时钟脉信号T3方法：时序电路模块中两二进制开关运行控制运行方式运行控制开关置运行状态运行方式开关置连续状态时动运行启动开关T3连续方波信号输出时调节电位器W1示波器观察T3输出实验求脉信号实验中运行方式开关置单步状态动次启动运行开关T3输出正单脉脉宽度连续方式相
第五章：指令系统设计指令格式分析
51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
6 5 4 3 2 1 0
符号
尾 数
中第7位符号位数值表示范围：1≤X<1
52指令格式
模型机设计指令10条中包括算术逻辑指令IO 指令访问转移指令
（1）．算术逻辑指令
设计6条算术逻辑指令单字节表示寻址方式采寄存器直接寻址格式：
7 6 5 4
3 2
1 0
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 条访问指令存数（STA）取数（LDA）指令格式：
7 6
5 4
3 2
1 0
0 0
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
ED
E(D)
E(RI)+D
E(PC)+D
直接寻址
间接寻址
RI变址寻址
相寻址
模型机规定变址寄存器 RI 指定寄存器 R2
（3）I0指令
输入（IN）输出（OUT）指令采单字节指令格式：
7 6 5 4
3 2
1 0
OPCODE
ADDR
RD
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
53指令系统
模型机10条基指令中算术运算类指令6条（INCDECADCSBCMOVCLR）访问存指令程序控制指令4条（STALDA）I O指令2条(INOUT)表列出条指令格式汇编符号指令功
汇编符号
指令格式
功
CLR rd
0110
00
rd
0→rd
MOV rs rd
0111
rs
rd
rs→rd
IN addr rd
0100
01
rd
addr→rd
OUT addr rd
0101
10
rd
rd→addr
LDA M D rd
00
M
00
rd
D
E→rd
STA M D rd
00
M
01
rd
D
rd→E
INC rd
1010
rs
rd
rs+1→rd
DEC rd
1011
rs
rd
rs1→rd
ADC rs rd
1000
rs
rd
rs+rd+cy→rd
SBC rs rd
1001
rs
rd
rsrdcy→rd
第六章：微程序控制电器逻辑结构功
61微程序控制电路
微程序控制器组成中控制存储器采3片E2PROM2816芯片具掉电保护功微命令寄存器18位2片8D触发器74LS273（U23U24）片4D触发器74LS175（U27）组成微址寄存器6位三片正触发双D触发器74LS74组成带清零端预置端判测试情况T2时刻入微址寄存器容条微指令址T4时刻进行测试判时转移逻辑满足条件输出负脉通强置端某触发器置1状态完成址修改
62微指令格式
微指令格式
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15 14 13
12 11 10
9 8 7
6
5
4
3
2
1
S3
S2
S1
S0
M
Cn
WE
B1
B0
A
B
C
uA5
uA4
uA3
uA2
uA1
uA0
A字段 C字段 B字段
15
14
13
选择
0
0
0
0
0
1
LDRi
0
1
0
LDDR1
0
1
1
LDDR2
1
0
0
LDIR
1
0
1
LOAD
1
1
0
LDAR
9
8
7
选择
0
0
0
0
0
1
P(1)
0
1
0
P(2)
0
1
1
P(3)
1
0
0
P(4)
1
0
1
AR
12
11
10
选择
0
0
0
0
0
1
RSB
0
1
0
RDB
0
1
1
RIB
1
0
0
299B
1
0
1
ALUB
1
1
0
SWB
1
1
1
PCB
中UA5~UA0条微指令微址ABC三译玛字段分三控制位译码出种控制信号
A字段中LDRi入工作寄存器信号译码器控制位B字段中RSBRDBRIB分源寄存器选通信号目寄存器选通信号变址寄存器选通信号功根机器指令进行三工作寄存器R0R1R2选通译码C字段中P(1)~P(4)四测试字位功根机器指令相应微代码进行译码微程序转入相应微址入口实现微程序序分支循环运行AR算术运算否影响进位零标志位控制位
第七章：微程序设计实现
71监控软件设计
模型机监控软件详细：
P00 44 IN 01R0
P01 46 IN 01R2
P02 88 ADC R2R1
P03 71 MOV R0R1
P04 A0 INC RORO
P05 58 OUT R010
P06 5A OUT R210
72模型机微程序流程图
PC→AR PC+1
RAM→BUS BUS→IR
P(1)
PC→AR PC+1
PC→AR PC+1
RAM→BUS BUS→AR
RAM→BUS BUS→DR1
RAM→BUS BUS→DR1
SW→BUS BUS→RD
PC→AR PC+1
PC→AR PC+1
RD→AR
RAM→BUS BUS→DR1
PC→AR BUS→AR
RAM→BUS BUS→DR1
R1→DR2
RAM→BUS BUS→AR
DR1+DR2→BUS→AR
RAM→BUS BUS→DR2
DR1+DR2→BUS→AR
DR1+DR2→BUS→DR1
DR1+DR2→BUS→DR1
运行微程序
01
02
10
00（直接） 01（间接） 10（变址） 11（相） IN OUT
10 11 12 13 14 15
03 05 0A 0F
04 06 0C 1C
07 0D 1D
0E 1E
01
01
P(2)
RAM→BUS BUS→DR1
01
RAM→BUS BUS→AR
01
20
20 21
LDA STA
微程序流程图（1）
PC→AR PC+1
RAM→BUS BUS→IR
P(1)
RS→RD
RAM→BUS BUS→DR2
RAM→BUS BUS→DR2
RS→BUS BUS→DR1
RAM→BUS BUS→DR1
RD→AR
ALU0→BUS BUS→RD
DR1+1→BUS→RD
RAM→BUS BUS→DR1
DR1→DR1
DR1→DR1
DR1+DR2→BUS→RD
运行微程序
01
02
10
CLR MOV ADC SBC INC DEC
DR11→BUS→RD
R1+1→BUS→DR1
DR1→DR1
DR1+DR2→BUS→RD
16 17 18 19 1A 1B
1F 23 29 2A
22 24
25
26
27
28
01
01
01
01
01
01
控 制 台
P(4)
PC→AR PC+1
PC→AR PC+1
(SW)→BUS BUS→DR1
RAM→BUS BUS→DR1
DR1→RAM
DR1→LED
00
08
写
09 08 0B
2B 2D
2C 2E
01
微程序流程图（2）
73二进制微代码表
微址
S3 S2 S1 S0 M CN WE B1 B0
A
B
C
UA5…UA0
00
0 0 0 0 0 1 0 1 1
000
000
100
001000
01
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
000010
02
0 0 0 0 0 1 0 0 1
100
000
001
010000
03
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
000100
04
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
000
100000
05
0 0 0 0 0 1 0 0 1
110
000
000
000110
06
1 0 0 1 0 1 0 0 1
010
000
000
000111
07
0 0 0 0 0 1 0 0 1
110
000
000
100000
08
0 0 0 0 0 1 0 0 0
110
110
110
101101
09
0 0 0 0 0 1 0 0 0
110
110
110
101011
0A
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
001010
0B
0 0 0 0 0 1 0 1 1
000
000
000
000001
0C
0 0 0 0 0 1 0 1 1
011
001
000
001101
0D
1 0 0 1 0 1 1 1 1
110
101
000
001110
0E
1 0 0 1 0 1 0 1 1
010
101
000
100000
0F
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
011100
10
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
000011
11
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
000101
12
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
001010
13
0 0 0 0 0 1 0 1 1
110
110
110
001111
14
0 0 0 0 0 1 0 0 0
001
000
000
000001
15
0 0 0 0 0 1 1 1 0
110
010
000
000001
16
0 0 0 0 0 1 0 1 1
001
101
000
000001
17
0 0 1 1 0 0 1 1 1
001
001
000
000001
18
0 0 0 0 0 1 1 1 1
010
001
000
011111
19
0 0 1 1 1 1 0 1 1
011
010
000
100011
1A
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
001
000
101001
1B
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
010
000
101010
1C
0 0 0 0 0 1 0 0 1
011
000
000
011100
1D
1 0 0 1 0 1 0 1 1
110
101
000
011101
1E
1 0 0 1 0 1 0 1 1
010
101
000
100000
1F
0 0 0 0 0 1 0 0 1
011
000
000
100010
20
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
000001
21
0 0 0 0 0 1 0 0 1
110
000
000
000001
22
1 0 0 1 0 0 0 1 1
001
101
000
000001
23
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
010
000
100100
24
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
000
000
100101
25
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
000
000
100110
26
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
101
000
100111
27
0 0 0 0 0 1 0 1 1
010
000
000
101000
28
1 0 0 1 0 0 0 1 1
001
000
000
000001
29
0 0 0 0 0 1 0 1 1
001
101
000
000001
2A
0 0 0 0 0 1 0 1 1
001
101
000
000001
2B
0 0 0 0 0 0 0 0 0
010
000
000
101100
2C
0 0 0 0 0 1 0 0 1
000
000
000
001001
2D
0 0 0 0 0 1 0 0 1
010
000
000
101110
2E
0 0 0 0 0 1 0 1 0
000
000
000
001000
74微程序设计
M00 088105
M01 82ED05
M02 50C004
M03 04A004
M04 20EC05
M05 06E004
M06 07A094
M07 20E004
M08 AD6D04
M09 AB6D04
M0A 0AA004
M0B 018005
M0C 0DB205
M0D 0EEA97
M0E 20AA95
M0F 1CA004
M10 83ED05
M11 85ED05
M12 8AED05
M13 8FED05
M14 011004
M15 016407
M16 019A05
M17 019233
M18 1FA207
M19 23B43D
M1A 29A205
M1B 2AA405
M1C 1CB004
M1D 1DEA95
M1E 20AA95
M1F 22B004
M20 01A004
M21 01E004
M22 019A91
M23 24A405
M24 25A005
M25 26A005
M26 27AA05
M27 28A005
M28 019091
M29 019A05
M2A 019A05
M2B 2C2000
M2C 098004
M2D 2EA004
M2E 080005
第八章：系统调试
81连线
a跳线器J1～J12全部拨右边（动工作方式）
b跳线器J16J18J23J24全部拨左边
c跳线器J15J19J25全部拨右边跳线器J13J14拨左边
d跳线器J20～J22J26J27连短路片
eUJ1连UJ2JSE1连JSE2SJ1连SJ2
fMBUS连BUS2
gREGBUS连BUS5
hPCBUS连EXJ2
iALUBUS连EXJ3
jALUO1连BUS1
kEXJ1连BUS3
lALUO2连BUS4
mIJ1连IJ2
82联机读／写程序
DVCC联机软件装载功16进制格式文件（文件名test）装入实验机
83运行程序
（1）单步运行程序
a 编程开关置运行状态运行方式开关置单步状态运行控制开关置运行状态
b 拨动总清开关(0→1)微址清零PC计数器清零程序首址OOH
c 动启动运行开关单步运行条微指令微程序流程图观察微址显示灯否流程致
（2） 连续运行程序
a 编程开关置运行状态运行方式开关置连续状态运行控制开关置运行状态
b 拨动总清开关清微址PC计数器动启动运行开关系统连续运行程序果停止程序运行需运行控制开关置停止状态系统停机
84调试时问题解决
调试程序时理实践没结合起遇问题总结起点：
1接线错误没检查排线否正常者粗心排线插孔没齐排线接错导致程序运行错误
2写程序时错误推导RLC微址时理出发推导通P1测试RLC操作转微代码址1E程序调试址错误应该0D
3硬件设计时硬件理解清导致硬件电路连接时出现错误
4微控制器熟悉微程序理解误导致写二进制代码错误进修改正确
设计总结
次课程设计中规定时间基完成课程设计求开发出题目求系统
通次课程设计计算机组成原理理更深刻认识计算机中模块功模块间联系更深刻解包括存储器模块运算器模块控制器模块指令系统输入输出设备等
系统设计程中合作力量忽视作限简单软件开发完成复杂务仅力量难实现分工合作短时间完成务两星期课程设计组成原理门课程容理解更深刻理课程中学知识运实践中增强实际动手力
通次系统设计深信够实践中认真思考会收获力少做出少然设计体差强意容少欠缺方少学书没东西外老师学交流更掌握书中知识
参考文献
[1] 白中英计算机组成原理科学技术出版社20068
[2] 白中英计算机组成原理题解题库实验科学技术出版社20068
[3] 王爱英计算机组成结构清华学出版社1999
[4] 唐朔飞计算机组成原理高等教育出版社1993
[5] 王诚刘卫东计算机组成设计实验指导清华学出版社2005
致谢
次课设学东西部分老师部分学通种参考资料获老师利完成课设奠定牢固基础特感谢计算机组成原理授课老师包仲贤老师知识基础解决问题思想外特感谢课设指导老师包老师+课设指导中指出实际性问题合适方利完成课设身边学帮助感谢
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档