计算机组成原理课设(完成版)
计算机组成原理课程设计报告
——16 位机微程序控制器指令系统的设计与实现
院（系、部）：信息工程学院
小组成员姓名：
班级：计-10
指导教师：秦彩云吴艺娟
2013 年 1月 11 日·北京
目录
一、设计题目 (1)
二、设计目的 (1)
三、设计说明 (1)
四、设计内容 (1)
五、任务分工 (2)
六、课程设计环境 (2)
七、基本指令和扩展指令的执行流程框图 (2)
1.基本指令流程框图 (3)
2.扩展指令流程框图 (4)
八、基本指令和扩展指令的微程序编码表 (4)
九、基本、扩展指令映射表 (6)
基本指令入口地址映射表 (6)
扩展指令入口地址映射表 (8)
十、指令设计方案 (8)
将设计好的微码写入控制存储器 (11)
十一、测试程序........ (13)
在单步方式下，通过指示灯观察各类扩展指令的微码 (13)
测试基本指令的程序 (15)
十二、自评 (31)
十三、遇到的问题及解决方案 (31)
十四、总结 (33)
十五、课程设计日记 (33)
十六、参考文献 (35)
一、设计题目
16位机微程序控制器指令系统的设计与实现
二、设计目的
通过看懂教学计算机组合逻辑控制器中已经设计好并正常运行的几条基本指令（例如ADD、MVRR、OUT、MVRD、JR、RET等指令）的功能、格式和执行流程，然后自己设计微程序控制器中的29条基本指令和19条扩展指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确，达到以下目的：
1、深入理解计算机控制器的功能、组成知识和各类典型指令的执行过程；
2、对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念；
3、学习微程序控制器的设计过程和相关技术。
三、设计说明
控制器设计是学习计算机总体组成和设计的重要的部分。要在TEC—2000教学计算机上完成这项设计，必须清楚懂得：
1、TEC—2000教学机的微程序控制器主要由作为选件的微程序控制器小板和教学机大板上的
7GAL20V8组成。
2、TEC—2000教学机微程序控制器上要实现的全部基本指令和扩展指令的控制信号
都是由微程序小板上的7片控制存储器给出的。
3、应了解监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行扩展指令。
4、要明白TEC—2000教学机支持的指令格式及指令执行流程分组情况；理解TEC—2000教学中已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式、执行流程和控制信号的组成。
5、明确自己要实现的指令格式、功能、执行流程设计中必须遵从的约束条件。
6、为了完成扩展指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确的实验内容，具体过程包括：
1）确定指令格式和功能，要受教学机已有硬件的约束，应尽量与已实现指令的格式和分类办法保持一致；
2）划分指令执行步骤并设计每一步的执行功能，设计节拍状态的取值，应参照已实现指令的处理办法来完成，特别要注意的是，读取指令的节拍只能用原来已实现的，其他节拍的节拍状态也应尽可能的与原用节拍的状态保持一致和相近；
3）在指令微程序表中填写每一个控制信号的状态值，注意要特别仔细，并有意识地体会这些信号的控制作用；
4）将设计好的微码，装入控制存储器的相应单元；
5）写一个包含你设计的指令的程序，通过运行该程序检查执行结果的正确性，来初步判断你的设计是否正确；如果有问题，通过几种办法查出错误并改正，继续调试，直到完全正确。
四、设计内容
1、完成微程序控制器指令系统设计，主要内容是由学生自己设计29条基本指令和19条扩展指令
的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、运行、调试正确。
2、首先看懂TEC—2000教学计算机的功能部件组成和线路逻辑关系，然后分析教学计算机组合逻辑控制器中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如ADD、MVRR、OUT、MVRD、JRC、RET等指令）的功能、格式和执行流程。
3、设计微程序控制器指令系统中各条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确，例如ADC、STC、JRS、JRNS、LDRX、STRX、JMPR、CALR、LDRA等19条扩展指令。
4、单条运行指令，查看指令的功能、格式和执行流程。
5、用监控程序的A、E（扩展指令必须用E命令置入）命令编写一段小程序，观察运行结果。
五、任务分工
每组四名同学，任务分配或分工为：
1、设计基本指令的执行流程，画出 29条基本指令的执行流程框图和微程序编码表。
2、设计扩展指令的执行流程，画出 1条扩展指令的执行流程框图和微程序编码表。
3、确定微码各字段与控制存储器各个芯片之间的关系，列表写出各控制存储器芯片中存储单元的内
容，将设计好的微码装入芯片。
4、编写包含所有指令的测试程序，通过运行这些程序检查指令设计是否正确。
六、课程设计环境
1、硬件环境： PC机一台、TEC—2000实验机一台、微程序控制器实验板一块。
2、软件环境：（1）Win2000、DOS
（2）TEC—2000仿真终端程序PCEC
（3）TEC—2000监控程序。
七、基本指令和扩展指令的执行流程框图
00
八、基本指令和扩展指令的微程序编码表
基本指令和扩展指令的微程序编码表（十六进制）
指令名微址下址 CI3-0 SCC3-0 0MEW 0I2-0 SAI8-6 SBI5-3 B A SST SSHSCI DC2 DC1 ALL 00FF 00 E 0 4 1 3 1 5 5 0 1 7 0 01FF 00 E 0 4 3 2 0 5 5 0 1 B 0
02FF 00 E 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0
03FF 00 2 0 4 0 1 0 0 0 0 0 0 0
1AFF 30 3 0 0 4 9 0 0 0 0 0 0 1
1CFF 30 3 0 1 7 3 8 0 0 0 0 0 0
30FF 3A 3 2 4 7 0 0 0 0 0 0 0 3
31FF 02 3 0 4 3 2 0 5 5 0 1 B 0 中断隐指令3AFF 00 E 0 4 0 1 0 0 0 0 0 7 0 3BFF 00 E 0 4 3 3 1 4 0 0 0 3 0
3CFF 00 E 0 0 4 1 0 0 5 0 0 5 1
3DFF 00 E 0 4 3 3 1 4 0 0 0 3 0
3EFF 00 E 0 0 2 1 0 0 0 0 0 0 1
3FFF 31 3 0 4 7 3 0 5 0 0 0 0 5 ADD 4000 04FF 30 3 0 4 1 B 8 0 0 1 0 0 0 SUB 4001 05FF 30 3 0 4 1 B 9 0 0 1 1 0 0 AND 4002 06FF 30 3 0 4 1 B C 0 0 1 0 0 0 CMP 4003 09FF 30 3 0 4 1 9 9 0 0 1 1 0 0 XOR 4004 08FF 30 3 0 4 1 B E 0 0 1 0 0 0 TEST 4005 0AFF 30 3 0 4 1 9 C 0 0 1 0 0 0 OR 4006 07FF 30 3 0 4 1 B B 0 0 1 0 0 0 MVRR 4007 0BFF 30 3 0 4 4 B 8 0 0 1 0 0 0 DEC 4008 0DFF 30 3 0 4 3 3 9 0 0 1 0 0 0 INC 4009 0CFF 30 3 0 4 3 3 8 0 0 1 1 0 0 SHL 400A 0EFF 30 3 0 4 3 7 8 0 0 6 0 0 0 SHR 400B 0FFF 30 3 0 4 3 5 8 0 0 5 0 0 0 JR 4041 11FF 30 3 0 4 5 3 0 5 5 0 0 0 2 JRC 4044 10FF 30 3 4 4 0 1 0 0 0 0 0 0 0 JRNC 4045 10FF 30 3 4 4 0 1 0 0 0 0 0 0 0 JRZ 4046 10FF 30 3 4 4 0 1 0 0 0 0 0 0 0 JRNZ 4047 10FF 30 3 4 4 0 1 0 0 0 0 0 0 0 JMPA 4080 1EFF 24 3 0 4 3 2 0 5 5 0 1 3 0 LORR 4081 1BFF 00 E 0 4 4 9 0 0 0 0 0 3 0 IN 4082 12FF 14 3 6 4 7 1 0 0 0 0 0 3 2 OUT 4086 12FF 14 3 6 4 7 1 0 0 0 0 0 3 2 13FF 30 3 0 2 3 1 0 0 0 0 0 0 1
14FF 30 3 0 3 7 3 0 0 0 0 0 0 0 STRR 4083 19FF 00 E 0 4 3 1 8 0 0 0 0 3 0 PSH/F 4084 15FF 1A 3 7 4 3 3 1 4 0 0 0 3 0 4085 15FF 1A 3 7 4 3 3 1 4 0 0 0 3 0 16FF 30 3 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 3
POP/F 4087 17FF 1C 3 7 4 3 2 0 4 4 0 1 3 0 408C 17FF 1C 3 7 4 3 2 0 4 4 0 1 3 0 18FF 30 3 0 1 0 1 0 0 0 2 0 0 0 MVRD 4088 1DFF 1C 3 0 4 3 2 0 5 5 0 1 3 0 RET 408F 23FF 00 E 0 4 3 2 0 4 4 0 1 3 0 24FF 30 3 0 1 7 3 0 5 0 0 0 0 0 CALA 40CE 1FFF 00 E 0 4 3 2 0 5 5 0 1 3 0 20FF 00 E 0 1 7 0 0 0 0 0 0 0 0
21FF 00 E 0 4 3 3 1 4 0 0 0 3 0
22FF 30 3 0 0 2 2 0 5 5 0 0 0 1
ADC 4020 50FF 30 3 0 4 1 B 8 0 0 1 2 0 0 SBB 4021 51FF 30 3 0 4 1 B 9 0 0 1 2 0 0 RCL 402A 54FF 30 3 0 4 3 7 8 0 0 6 4 0 0 RCR 402B 55FF 30 3 0 4 3 5 8 0 0 5 4 0 0 ASR 402C 53FF 30 3 0 4 3 5 8 0 0 5 C 0 0 NOT 402D 52FF 30 3 0 4 3 3 F 0 0 1 0 0 0 JMPR 4060 5AFF 30 3 0 4 4 B 0 5 0 0 0 0 0 JRS 4064 69FF 30 3 5 4 0 1 0 0 0 0 0 0 0 JRNS 4065 69FF 30 3 5 4 0 1 0 0 0 0 0 0 0 6AFF 30 3 0 4 5 3 0 5 5 0 0 0 2 CLC 406C 56FF 30 3 0 4 0 1 0 0 0 3 0 0 0 STC 406D 57FF 30 3 0 4 0 1 0 0 0 4 0 0 0 EI 406E 58FF 30 3 0 4 0 1 0 0 0 0 0 6 0 DI 406F 59FF 30 3 0 4 0 1 0 0 0 0 0 7 0 CALR 40E0 64FF 00 E 0 4 3 3 1 4 0 0 0 3 0 65FF 00 E 0 0 4 1 0 0 5 0 0 0 1
66FF 30 3 0 4 4 B 0 5 0 0 0 0 0 LDRA 40E4 5BFF 00 E 0 4 3 2 0 5 5 0 1 3 0 5CFF 1C 3 0 1 7 1 0 0 0 0 0 3 0 LDRX 40E5 5DFF 00 E 0 4 3 2 0 5 5 0 1 3 0 5EFF 1C 3 0 1 5 9 0 0 0 0 0 3 0 STRX 40E6 61FF 00 E 0 4 3 2 0 5 5 0 1 3 0 62FF 00 E 0 1 5 B 0 0 0 0 0 3 0
63FF 30 3 0 0 3 9 0 0 0 0 0 0 1 STRA 40E7 5FFF 00 E 0 4 3 2 0 5 5 0 1 3 0 60FF 1A 3 0 1 7 1 0 0 0 0 0 3 0 IRET 40EF 67FF 00 E 0 4 3 2 0 4 4 0 1 3 0 68FF 23 3 0 1 0 1 0 0 0 2 0 4 0 九、基本、扩展指令映射表
1、基本指令入口地址映射表
2、扩展指令入口地址映射表
十、指令设计方案
1．将设计好的微码写入控制存储器。（包括29条基本命令和我组分配到的JMPR扩展指令的微码）一次只对一片28C64控制存储器芯片进行读写，该芯片可插在扩展芯片的高位或低位，若插在高位，输入时信号编码为高八位，低八位补零；若插在低位，输入时信号编码为低八位，高位补零。若一次扩展两片28C64控制器芯片，要注意信号要与产生该信号的芯片相对。
(1) 将扩展新片的内存单元地址置为4000~5FFF，将MAPROM插入扩展芯片的位置，微程序入口地址对应的内存单元的地址为芯片的起始地址和该指令的编码值之和。具体操作如下：
E 4000
4000 00FF：04 00FF：05 00FF：06 00FF：09 00FF：08
00FF：0A 00FF：07 00FF：0B 00FF：0D 00FF：0C
00FF：0E 00FF：0F
E 4041
4041 00FF：11
E 4044
4044 00FF：10 00FF：10 00FF：10 00FF：10
E 4060
4060 00FF：005A
4080 00FF：1E 00FF：1B 00FF：12 00FF：19
00FF：15 00FF：15 00FF：12 00FF：17
00FF：1D
E 408C
408C 00FF：17 00FF： 00FF： 00FF： 23
E 40CE
40CE 00FF：1F
(2) 将MPROM1~MPROM7依次插入扩展芯片的位置对其编程，内存单元的地址为芯片的起始地址和该指令操作功能所对应的微址之和，操作如下：MPROM1产生下址信号，MPROM2产生CI3~0、SCC3~0信号，对MPROM1-2的操作为：MPROM1 在高位 MPROM2 在低位
E 4000
4000 00FF：00E0 00FF：00E0 00FF：00E0 00FF：0020
00FF：3030 00FF：3030 00FF：3030 00FF：3030
00FF：3030 00FF：3030 00FF：3030 00FF：3030
00FF：3030 00FF：3030 00FF：3030 00FF：3030
4010 00FF：3034 00FF：3030 00FF：1436 00FF：3030
00FF：3030 00FF：1A37 00FF：3030 00FF：1C37
00FF：3030 00FF：00E0 00FF：3030 00FF：00E0
00FF：3030 00FF：1C30 00FF：2430 00FF：00E0
4020 00FF：00E0 00FF：00E0 00FF：3030 00FF：00E0
00FF：3030
E 4030
4030 00FF：3A32 00FF：0230
E 405A 00FF：3030
(3) MPROM3产生0MRW、0I2~0信号，MPROM4产生SAI8~I6、SBI5~I3信号，对MPROM3-4的操作为：MPROM3 在高位 MPROM4 在低位
E 4000
4000 00FF：4131 00FF：4320 00FF：1010 00FF：4010
00FF：41B8 00FF：41B9 00FF：41BC 00FF：41BB
00FF：41BE 00FF：4199 00FF：419C 00FF：44B8
00FF：4338 00FF：4339 00FF：4378 00FF：4358
4010 00FF：4010 00FF：4530 00FF：4710 00FF：2310
00FF：3730 00FF：4331 00FF：0010 00FF：4320
00FF：1010 00FF：4318 00FF：0490 00FF：4490
00FF：1738 00FF：4320 00FF：4320 00FF：4320
4020 00FF：1700 00FF：4331 00FF：0220 00FF：4320
00FF：1730
E 4030
4030 00FF：4700 00FF：4320
E 405A 00FF：44B0
(4) MPROM5产生B口、A口信号，MPROM6产生0SST、SSHSCI信号，对MPROM5-6的操作为：MPROM5 在高位 MPROM6 在低位
E 4000
4000 00FF：5501 00FF：5501 00FF：0000 00FF：0000
00FF：0010 00FF：0011 00FF：0010 00FF：0010
00FF：0010 00FF：0011 00FF：0010 00FF：0010
00FF：0011 00FF：0010 00FF：0060 00FF：0050
4010 00FF：0000 00FF：5500 00FF：0000 00FF：0000
00FF：0000 00FF：4000 00FF：0000 00FF：4401
00FF：0020 00FF：0000 00FF：0000 00FF：0000
00FF：0000 00FF：5501 00FF：5501 00FF：5501
4020 00FF：0000 00FF：4000 00FF：5500 00FF：4401
00FF：5000
E 4030
4030 00FF：0000 00FF：5501
E 405A 00FF：5000
(5) MPROM7产生DC2、DC1信号，对MPROM7的操作为：
E 4000
4000 00FF：70 00FF：B0 00FF：10 00FF：00
00FF：00 00FF：00 00FF：00 00FF：00
00FF：00 00FF：00 00FF：00 00FF：00
00FF：00 00FF：00 00FF：00 00FF：00
4010 00FF：00 00FF：02 00FF：32 00FF：01
00FF：00 00FF：30 00FF：03 00FF：30
00FF：00 00FF：30 00FF：01 00FF：30
00FF：00 00FF：30 00FF：30 00FF：30
4020 00FF：00 00FF：30 00FF：01 00FF：30
00FF：00
E 4030
4030 00FF：03 00FF： B0
E 405A 00FF：00FF
芯片的截图如下
写入基本指令，扩展指令的芯片存储状态：
MAPROM
MPROM1-2
MPROM3-4
MPROM5-6
MPROM7
十一、测试程序
1．在单步方式下，通过指示灯观察各类扩展指令的微码。（在此，仅在A组、C组中各
列举一条指令为例。）通过验证可知各指令的微码无误。
<1>选择基本指令的A组指令中的ADD指令，观察其节拍流程
（1）置拨动开关SW=00000000 00000001；（表示指令ADD R0，R1）
（2）按RESET按键；小板指示灯Microp亮（只要选择微程序，该灯在指令执行过程中一直亮），其它灯全灭；‘
（3）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址指示灯显示0000 0000；下址的指示灯显示0000 0000 ；（本拍完成公共操作0→PC、DI#=0）
（4）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址指示灯显示0000 0001 ，下址的指示灯显示0000 0000；（本拍完成公共操作PC→AR、PC+1→PC）
（5）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址指示灯显示0000 0010，下址的指示灯显示0000 0000；（本拍完成公共操作MEM→IR）
（6）以上三步为公共操作，其它指令同；
（7）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示0010 0000 ，微址指示灯显示0000 0011 ，下址的指示灯显示00000100；（本拍完成／MAP操作功能）
（8）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0000 ，微址指示灯显示0000 0100，下址的指示灯显示0011 0000 ；（本拍执行ADD指令，DR←DR+SR操作）（9）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0010，微址指示灯显示0011 0000 ，下址的指示灯显示0011 1010；（本拍完成STR→Q、CC#=INT#公共操作功能）（10）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0000 ，微址指示灯显示 0011 0001，下址的指示灯显示0000 0010；（本拍完成PC→AR、PC+1→PC、CC#=0的公共操作功能）
<2>选择基本指令的D组指令中的CALA指令，观察其节拍流程
（1）置拨动开关SW= 1100 1110 0000 0000；（表示指令CALA）
（2）按RESET按键；小板指示灯Microp亮（只要选择微程序，该灯在指令执行过程中一直亮），其它灯全灭；
（3）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000 ，微址指示灯显示0000 0000 ，下址的指示灯显示0000 0000 ；
（4）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址指示灯显示0000 0001，下址的指示灯显示 0000 0000 ；
（5）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000 ，微址指示灯显示 0000 0010，下址的指示灯显示0000 0000；
（6）以上三步为公共操作，其它指令同。
（7）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0010 0000，微址指示灯显示 0000 0011，下址的指示灯显示0001 1111 ；
（8）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址指示灯显示0001 1111 ，下址的指示灯显示 0000 0000 ；（本拍完成PC→AR、PC+l→PC操作）（9）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址指示灯显示0010 0000，下址的指示灯显示 0000 0000；（本拍完成MEM→Q操作）
（10）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址指示灯显示0010 0001 ，下址的指示灯显示0000 0000；（本拍完成SP-1→SP、PC→AR操作）
（11）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0000 ，微址指示灯显示 0010 0010 ，下址的指示灯显示 0011 0000 ；（本拍完成PC→MEM、Q→PC、CC#=O操作）（12）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0010 ，微址指示灯显示0011 0000 ，下址的指示灯显示0011 1010；（本拍完成STR→Q、CC#=INT#操作）（13）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0000 ，微址指示灯显示0011 0001 ，下址的指示灯显示0000 0010 ；（本拍完成PC→AR、PC+l→PC、CC#=0操作）。
2．测试基本指令的程序：
（1）验证指令MVRD,AND,ADD,SUB,DEC,INC,CMP,JRNZ,XOR,OR,RET.
（2）验证指令TEST,JRZ,JR, SHR,SHL,MVRR
计算机组成原理
计算机组成原理大型实验 报告 (2010/2011第2学期------第19周) 指导教师： 班级： 姓名： 学号： 计算机组成原理课程设计实验报告 一、目的和要求 目的： 深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，进一步理解和掌握动态微程序设计的概念；完成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。 要求： （1）、内容自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序） （2）、测试程序、实验数据并上机调试； （3）、报告内容： 包括 1、设计目的 2、设计内容 3、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序） 4、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。（具体要求安最新规范为准） 二、实验环境 TEC—2机与PC机。 三、具体内容 实验内容： （1）把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H） 功能：[ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2] （2）将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。 指令格式：E0DRSR，ADDR（SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存 入口130H） 功能：DR=SR-[ADDR]
（3）转移指令。判断两个通用寄存器内容是否相等，若相等则转移到指定绝对地址，否则顺序执行。 指令格式：E5DRSR，ADDR双字指令（控存入口140H） 功能：ifDR==SRgotoADDRelse顺序执行。 设计：利用指令的CND字段，即IR10~8，令IR10~8=101，即CC=Z 则当DR==SR时Z=1，微程序不跳转，接着执行MEMPC（即ADDRPC），而当DR!=SR 时Z=0，微程序跳转至A4。 实验设计并分析： 第一条：把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H） 功能：[ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2] 指令格式： D4XX ADDR1 ADDR2 ADDR3 微程序： PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402 MEM→AR：00000E00 10F00002 MEM→Q：00000E00 00F00000 PC→AR，PC+1→PC：00000E00 A0B5 5402 MEM→AR：00000E00 10F0 0002 MEM+Q→Q：00000E01 00E0 0000 PC→AR，PC+1→PC：00000E00 A0B5 5402 MEM→AR：00000E0010F0 0002 Q→MEM，CC#=0：00290300 10200010 指令分析： PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM->Q 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM+Q->Q 0000 0000 1110 0000 0001 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100
计算机组成原理课设
计算机组成原理课程设计报告 班级：09计算机03 班姓名：** 学号：******** 完成时间：2012年1月3日 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 (1)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，但其工作原理与16位机相同。相比而言8位机实验减少了烦琐的连线，但其原理却更容易被学生理解、吸收。
计算机组成原理电子教案
《计算机组成原理》电子教案 课程名称：计算机组成原理 适用专业：计算机科学与技术网络工程课程总学时：80学时 编写时间： 2006年9月
本课程是计算机专业本科生的核心课程，是主干必修课。课程以阐述原理为主，讲述计算机系统及其各功能部件的工作原理以及逻辑实现，计算机系统及其各功能部件的设计原理以及并行处理技术。设置这一课程的目的是使学生掌握计算机的基本工作原理，掌握计算机各主要部件的硬件结构、相互联系和作用，掌握计算机系统的设计原理以及软硬件的界面，从而对整个计算机系统有完整的了解，为计算机专业的后继课程的学习打下基础。 一、本课程得主要内容 1、计算机系统概论 2、运算方法和运算器 3、存储器 4、计算机指令系统 5、控制器 6、总线系统 7、外围设备 8、输入、输出系统 二、本课程教学重点与难点 重点：信息编码和数据表示 控制器 存储系统 输入输出系统 三、教材选用 《计算机组成原理》白中英.科学出版社， 四、参考教材： 主要参考书： 1、李亚明.《计算机组成与系统结构》.清华大学出版社.2001
2、王爱英.《计算机组成与结构》.清华大学出版社.1998 3、江义鹏.《计算机组成原理》.人民邮电出版社.1998 4、胡越明.《计算机组成和系统结构》.上海科学技术文献出版社.1999 五、教学手段：多媒体课件+版书 六、课程内容和学时分配 （整体安排按信息表示、信息处理、信息输出思路。） 1、计算机系统概论 教学内容： 1、计算机系统的基本构成 2、计算机系统的层次结构 3、计算机系统结构、组成及其实现 4、计算机的性能评价 5、计算机发展简史 6、计算机的应用 基本要求： 通过本章的学习，要求了解整个计算机系统由硬件和软件两部分构成，其中硬件部分包括运算器、控制器、存储器、输入输出设备等五大功能部件构成。通过总线相互连成一个完整的硬件系统；软件部分包括系统软件、应用软件两大部分。通过对计算机层次结构的了解，明确计算机组成原理课程的任务和目的。了解计算机中的一些基本概念，包括性能指标、计算机发展简史以及计算机的应用。 教学重点： 1、计算机系统的基本构成 2、计算机系统的层次结构 3、计算机系统结构、组成及其实现 教学难点：计算机系统的层次结构、系统结构、组成及其实现的关系。明确计算机组成原理课程的任务和目的。 其它： 4、计算机的性能评价（字长、容量、速度、时间、MIPS） 5、计算机发展简史（ENIAC、冯氏计算机、其它自学） 6、计算机的应用（科学计算与数据处理的区别）
计算机组成原理习题课
计算机组成原理习题课
1．什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？ 指令周期是完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。机器周期也称为CPU周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本单位。一个指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周期组成。 2．描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。 (1)外设发出DMA请求 (2)CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总 线的控制 (3)由DMA控制器执行数据传送操作 (4)向CPU报告DMA操作结束 (5)主要优点是数据传送速度快 3．某机指令格式如图所示：
15 10 9 8 7 0 图中X为寻址特征位，且X=0时，不变址；X=1时，用变址寄存器X 1 进行变址；X=2时， 用变址寄存器X 2 进行变址；X=3时，相对寻址。 设（PC）=1234H，（X 1）=0037H,(X 2 )=1122H， 请确定下列指令的有效地址（均用十六进制表 示，H表示十六进制） (1)4420H (2)2244H (3)1322H (4)3521H (5)6723H 答：（1）0020H （2）1166H （3）1256H （4）0058H （5）1257H 4．浮点数格式如下：1位阶符，6位阶码，1位 数符，8位尾数，请写出浮点数所能表示的范 围（只考虑正数值）。 最小值2-111111×0.00000001 最大值2111111×0.11111111 5．现有一64K×2位的存储器芯片，欲设计具有同样存储容量的芯片，应如何安排地址线和数
计算机组成原理课程设计(微程序)报告
微程序控制器的设计与实现
目录 1设计目的 (3) 2设计内容 (3) 3具体要求 (3) 4设计方案 (3) 5 调试过程 (11) 6 心得体会 (12)
微程序控制器的设计与实现 一、设计目的 1)巩固和深刻理解“计算机组成原理”课程所讲解的原 理，加深对计算机各模块协同工作的认识 2)掌握微程序设计的思想和具体流程、操作方法。 3)培养学生独立工作和创新思维的能力，取得设计与调 试的实践经验。 4)尝试利用编程实现微程序指令的识别和解释的工作 流程 二、设计内容 按照要求设计一指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。 三、设计要求 1)仔细复习所学过的理论知识，掌握微程序设计的思 想，并根据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程 序流程。指令系统至少要包括六条指令，具有上述功 能和寻址方式。 2)根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微 程序 3)将所设计的微程序在虚拟环境中运行调试程序，并给 出测试思路和具体程序段 4)尝试用C或者Java语言实现所设计的指令系统的加 载、识别和解释功能。 5)撰写课程设计报告。 四、设计方案 1)设计思路 按照要求设计指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻
址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。从而可以想到如下指令：24位控制位分别介绍如下： XRD ：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。 EMWR：程序存储器EM写信号。 EMRD：程序存储器EM读信号。 PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。 EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR 和EMRD决定是将DBUS数据写到EM中，还是 从EM读出数据送到DBUS。 IREN：将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR 和微指令计数器uPC。 EINT：中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。 ELP： PC打入允许，与指令寄存器的IR3、IR2位结合，控制程序跳转。 MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MAR。 MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。 OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT 里。 STEN：将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。 RRD：读寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。 RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。 CN：决定运算器是否带进位移位，CN=1带进位，CN=0不带进位。 FEN：将标志位存入ALU内部的标志寄存器。 X2：X1：X0: X2、X1、X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的寄存器。具体如下： X2 X1 X0 输出寄存器 0 0 0 IN_OE 外部输入门 0 0 1 IA_OE 中断向量 0 1 0 ST_OE 堆栈寄存器 0 1 1 PC_OE PC寄存器
计算机组成原理典型例题讲解
分析设计计算： 1.CPU结构如图1所示，其中有一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。 （1）标明图中四个寄存器的名称。 （2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。 （3）简述数据在运算器和主存之间进行存/ 取访问的数据通路。 图1 解： （1）a为数据缓冲寄存器DR ，b为指令寄存器IR ，c为主存地址寄存器，d为程序计数器PC。 （2）主存M →缓冲寄存器DR →指令寄存器IR →操作控制器。 （3）存贮器读：M →缓冲寄存器DR →ALU →AC 存贮器写：AC →缓冲寄存器DR →M
2. 某机器中，配有一个ROM芯片，地址空间0000H—3FFFH。现在再用几个16K×8的芯片构成一个32K×8的RAM区域，使其地址空间为8000H—FFFFH。假设此RAM芯片有/CS和/WE信号控制端。CPU地址总线为A15—A0,数据总线为D7—D0,控制信号为R//W，MREQ(存储器请求)，当且仅当MREQ 和R//W同时有效时，CPU才能对有存储器进行读(或写)。 （1）满足已知条件的存储器，画出地址码方案。 （2）画出此CPU与上述ROM芯片和RAM芯片的连接图。 解：存储器地址空间分布如图1所示，分三组，每组16K×8位。 由此可得存储器方案要点如下： （1）用两片16K*8 RAM芯片位进行串联连接，构成32K*8的RAM区域。片内地址：A0——A13，片选地址为：A14——A15； （2）译码使用2 ：4 译码器； （3）用/MREQ 作为2 ：4译码器使能控制端，该信号低电平（有效）时，译码器工作。 （4）CPU的R / /W信号与RAM的/WE端连接，当R // W = 1时存储器执行读操作，当R // W = 0时，存储器执行写操作。如图1 0000 3FFF 8000
计班计算机组成原理复习重点白中英版
计算机组成原理课程总结&复习考试要点 一、考试以讲授过的教材中的内容为主，归纳要点如下： 第1章 -第2章计算机概念运算方法和运算器 （一）学习目标 1.了解计算机的分类和应用。 2.掌握计算机的软、硬件构成。 3.掌握计算机的层次结构。 3．掌握数的原码、反码、补码的表示方法。 4．掌握计算机中数据的定点表示和浮点表示方法，并熟练掌握各种表示方法下所能表示的数据的范围。 5．理解定点加法原理及其判断溢出的方法。 6．了解计算机定点乘法、除法的实现方法。 7．了解浮点加法，乘法，除法的实现方法。 8．理解ALU运算器的工作原理及其扩展方法。 （二）第1章学习内容 第一节计算机的分类和应用 要点：计算机的分类，计算机的应用。 第二节计算机的硬件和软件 要点：了解计算机的硬件构成及各部分的功能；了解计算机的软件分类和发展演变。 第三节计算机系统的层次结构 要点：了解计算机系统的层次结构。 （三）第2章学习内容 第一节数据和文字的表示方法 要点：△定点数的表示方法，及其在原码、反码和补码表示下的数值的范围；△○浮点数的表示方法及其不同表示格式下数据的表示范围；常见汉字和字符的几种表示方法； 第二节定点加法、减法运算 要点：△补码加、减法及其溢出的检测方法；二进制加法器和十进制加法器的逻辑构成。 第三节定点乘法运算 要点：原码并行乘法原理；不带符号的阵列乘法器；补码并行乘法原理；○直接补码阵列乘法器。 第四节定点除法运算 要点：理解原码除法原理以及并行除法器的构成原理。 第五节多功能算术/逻辑运算单元 要点：△74181并行进位运算器；74182进位链；△○多位ALU的扩展。 第六节浮点运算运算和浮点运算器
计算机组成原理课设(多寄存器减法、右移位、输入输出、转移指令实验计算机设计)
目录 1课设目的 (1) 2课设内容 (1) 3课设计算机的设计 (1) 3.1设计整机逻辑框图 (1) 3.2指令系统的设计 (3) 3.3微指令的格式设计及微操作控制部件的组成原理 (6) 3.4微程序设计 (9) 3.5编写调试程序 (12) 3.6编写实验程序 (14) 4实验计算机的组装 (15) 5、实验计算机的调试 (18) 5.1．调试前准备 (18) 5.2．程序调试过程 (18) 5.3调试结果 (19) 5.4出错和故障分析 (21) 5.4.1出错分析 (21) 5.4.2故障分析查找 (21) 5.4.3确认是否属故障 (22) 5.4.4正确判断故障原因 (22) 6心得体会 (22) 7参考文献 (22)
1课设目的 （1）组成一个复杂的计算机整机系统—模型机，输入程序并运行； （2）了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程; （3）定义几条机器指令，编写相应微程序并具体上机调试. （4）完成多寄存器算术减法\右移位\输入输出\转移指令实验计算机设计。 2课设内容 利用EL-JY-II型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等）、组装、调试三个步骤完成台微程序控制的简单实验计算机的研制。 完成多寄存器算术减法\右移位\输入输出\转移指令实验计算机设计。 3课设计算机的设计 3.1设计整机逻辑框图 本系统的结构组成为： 1．基板:本部分是8位机和16位机的公共部分，包括以下几个部分：数据输入和输出，显示及监控，脉冲源及时序电路，数据和地址总线，外设控制课设电路，单片机控制电路和键盘操作部分，与PC机通讯的接口，主存储器，电源，CPLD课设板(选件)，自由课设区（面包板）。 2．CPU板：本板分为8位机和16位机两种，除数据字长分别为8位和16位以外，都包括以下几个部分：微程序控制器，运算器，寄存器堆，程序计数器，指令寄存器，指令译码电路，地址寄存器，数据、地址和控制总线。 运算器：由算术逻辑单元（ALU）、累加寄存器、数据缓冲寄存器、和状态条件寄存器组成，它是数据加工处理部件。相对控制器而言，运算器接受控制器的命令而进行动作，即运算器所进行的全部操作都是有控制器发出的控制信号来指挥的，所以它是执行部件. 存储器:是保存或“记忆”解题的原始数据和解题步骤。在运算前需要把参加运算的数据和解题步骤通过输入设备送到存储器中保存。 微程序控制器:控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种控制命令叫做微命令,而执行部件接受命令后的操作叫做微操作。 1
计算机组成原理课程设计
附件一 湖南工业大学 课程设计 资料袋 计算机与通信学院（系、部）2015 ~ 2016 学年第2 学期课程名称计算机组成原理指导教师杨伟丰职称教授 学生姓名顾宏亮专业班级软件1403 学号14408300328 题目复杂模型机的设计 成绩起止日期2016 年 6 月20日～2016 年6月21 日 目录清单
附件二湖南工业大学 课程设计任务书 2015 —2016 学年第2 学期 计通 学院（系、部）软件专业1403 班级 课程名称：计算机组成原理 设计题目：复杂模型机的设计 完成期限：自2016 年 6 月20 日至2016 年6 月21 日共 1 周 内容及任务1.根据复杂模型机的指令系统，编写实验程序 2.按图连接实验线路，仔细检查线路无误后接通电源。 3.写程序 4.运行程序 进度安排 起止日期工作内容2016.6.20-2016.6.21连接线路进行实验 主 要 参 考 资 料 唐朔飞.计算机组成原理.北京：高等教育出版社 指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日附件三
设计说明书 计算机组成原理 复杂模型机的设计 起止日期：2016 年6月20 日至2016 年 6 月21 日 学生姓名顾宏亮 班级软件1403 学号14408300328 成绩 指导教师(签字) 计算机与通信学院（部） 2016年7月1日 设计题目：复杂模型机的设计
一、设计目的 综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的模型计算机。 二、设计内容 根据复杂模型机的指令系统，编写实验程序，并运行程序，观察和记录运行结果。 三、预备知识 1、数据格式 8位，其格式如下： 1≤X＜1。 2、指令格式 模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问存储器、转移指令和停机指令。 （1）算术逻辑指令 （2）访存指令及转移指令 模型机设计2条访存指令，即存数（STA）、取数（LD），2条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果 ，M （3）I/O指令 OUT指令中，addr=10时，表示选中“OUTPUT UNIT”中的数码块作为输出设备。 （4）停机指令
计算机组成原理课程设计
《计算机组成原理》大作业报告 题目名称：交通灯控制系统设计 学院(部 ): 计算机学院 专业：计算机科学与技术 学生姓名： 班级 学号 最终评定成绩：___________________________________ 湖南工业大计算机学院 目录
交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 本系统采用单片机AT89S52为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。 本设计系统由单片机I/O 口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。 软件上采用C51编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。 1. 引言 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在1 9世纪就已出现了。 1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止” ，绿色表示“注意” 。1869 年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，19xx 年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止” ，绿灯亮表示“通行”。 19xx 年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的4 红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。19xx 年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停
北京工业大学 计算机组成原理课设 报告
计算机组成原理课程设计实验报告 班级：110703 学号：110703xx 姓名：xxx 同组人：xx 日期：2013年6月28日
目录 1.主机系统总体机构框图 ---------------------------------------------------------------3 2.数据通路机构设计 -----------------------------------------------------------------------3 3.各部件详细设计图 -----------------------------------------------------------------------6 4.指令系统中的各种机器指令 -----------------------------------------------------18 5.指令的格式和寻址方式 -------------------------------------------------------------18 6.微程序控制部件的设计方法及调试过程 ---------------------------------20 6.1.时序系统设计方法 -----------------------------------------------------------20 6.2.微指令的详细设计 -----------------------------------------------------------22 6.3.取指公共操作及指令流程 -----------------------------------------------32 6.4.取指微程序及各指令微程序 -------------------------------------------34 6.5.控制部件逻辑连线图及封装图
计算机组成原理作业习题集
名词解释： 1、主机 2、CPU 3、主存 4、存储单元 5、存储元件 6、存储字 7、存储字长 8、存储容量 9、机器字长 10、指令字长 11、PC 12、IR 13、CU 14、ALU 15、ACC 16、MQ 17、MAR 18、MDR 19、I/O 20、MIPS
1、说明计算机更新换代的依据。 2、设想计算机的未来。
名词解释： 1、总线 2、系统总线 3、总线宽度 4、总线带宽 5、时钟同步/异步 6、总线复用 7、总线周期 8、总线的通信控制 9、同步通信 10、比特率 11、分散连接 12、总线连接 13、存储总线 14、I/O总线 15、片内总线 16、数据总线 17、地址总线 18、通信总线 19、串行通信 20、并行通信
1、什么是全相联映射？ 2、什么是近期最少使用算法？ 3、什么是EPROM? 4、CACHE的特点是什么？ 5、什么是动态存储器刷新? 6、半导体动态RAM和静态RAM存储特点最主要的区别是什么？ 7、计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是什么？ 8、有一主存—CACHE层次的存储器，其主存容量1MB，CACHE容量是64KB，每块8KB，若采用直接映射方式，(1)写出主存的地址和CACHE 地址格式，(2)计算主存的地址各部分的位数。(3)主存地址为25301H 的单元在主存的那一块，映射到CACHE的那一块？
9、有一个组相联映像CACHE由64个存储块构成，每组包含4个存储块，主存包含4096个存储块，每块由128字节组成，(1)写出主存的地址和CACHE地址格式 (2)计算CACHE和主存地址各部分的位数。(3)主存地址为48AB9H的单元在主存的那一块，映射到CACHE的那一块？ 10、现有8K×8位的ROM芯片和8K×4位的RAM芯片组成存储器，按字节编址，其中RAM的地址为2000H～5FFFH，ROM的地址为A000H～DFFFH，（1）写出需要几片芯片组成此存储器。（2）画出此存储器结构图及与CPU的连接图。
计算机组成原理课程设计
计算机组成原理课程设 计 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
《计算机组成原理》大作业报告 题目名称：交通灯控制系统设计 学院（部）：计算机学院 专业：计算机科学与技术 学生姓名： 班级 学号 最终评定成绩： 湖南工业大计算机学院 目录 摘要 交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流
量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 本系统采用单片机AT89S52为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。 本设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。 软件上采用C51编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。 1. 引言 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，19xx年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 19xx年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的 4 红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。19xx年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉
计算机组成原理课程综述
合肥学院 计算机组成原理综述论文 题目计算机组成原理综述系部计算机科学与技术系专业网络工程 班级网工（2）班 学生姓名邓传君 指导教师张向东 2014 年12 月24 日 计算机组成原理课程综述
内容摘要： 计算机组成原理(COMPUTER ORGANIZATION)是依据计算机体系结构，在确定且分配了硬件子系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，以及它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性，这点上说计算机组成原理是计算机体系结构的逻辑实现。 关键词：存储、指令、CPU、控制器、微命令 一、计算机组成原理课程综述 计算机组成原理是计算机应用和计算机软件专业以及其他相关专业必修的专业基础课，它主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理及设计方法。教学实践证明，通过对该课程的学习，对于建立整机概念，研究各功能部件的相互连接与相互作用，进行各功能部件的逻辑设计，都有着重要的意义。组成原理是计算机类专业的一门主干必修课程，它以层次结构的观点来叙述计算机各主要功能部件及组成原理；以数据信息和控制信息的表示、处理为主线来组织教学。课程内容按横向方式组织，即不是自始至终介绍某一特定计算机的组成和工作原理，而是从一般原理出发，结合实例加以说明。 二、计算机组成原理内容和基本原理 下面是我对这门课程知识点的理解： 1.计算机有运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。 2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。 3.指令和数据均用二进制数表示。 4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。 5.指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。 6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。 典型的冯·诺依曼机是以运算器为中心的，现代的计算机已转化为以存储器为中心： 1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。 2.存储器用来存放数据和程序。 3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。 4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式。
计算机组成原理课设
一、课程设计的原始资料及依据 查阅有关计算机组成原理的教材、实验指导书等资料，进一步熟悉微程序控制器原理，微指令的设计方法。在掌握运算器、存储器、微程序控制器等部件的单元电路实验的基础上，进一步将各部件组成系统，构造一台基本模型计算机。为给定的机器指令编写相应的微程序，上机调试，掌握整机概念。 二、课程设计主要内容及要求 1．认真阅读资料，掌握给定的机器指令的操作功能。 2．分析并理解数据通路图。 3．根据数据通路图画出给定的机器指令的微程序流程图。 4．根据微指令格式编写每条机器指令对应的微程序，形成“二进制微指令代码表”。 5．全部微程序设计完毕后，将微程序中各个微指令正确地写入E2PROM芯片2816中。 6．进行机器指令程序的装入和检查。 7．运行程序，检查结果是否和理论值一致。 8．IN、ADD、JMP指令为必做指令，另外新定义1条机器指令重复上述过程。各组要 9．STA和OUT指令为选做指令，供有能力的学生完成。 10．记录出现故障的现象，并对故障进行分析，说明排除故障的思路及故障性质。 11．独立思考，认真设计。遵守课程设计时间安排。 12．认真书写课程设计说明书，避免相互抄袭。 三、对课程设计说明书撰写内容、格式、字数的要求 1．课程设计说明书是体现和总结课程设计成果的载体，主要内容包括：设计题目、设计目的、设备器材、设计原理及内容、设计步骤、遇到的问题及解决方法、设计总结、设计小组评语、参考文献等。一般不应少于3000字。 2．在适当位置配合相应的实验原理图、数据通路图、微程序流程图、实验接线图、微指令代码表等图表进行说明。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。 3．设计总结部分主要写本人设计期间所做工作简介、得到了哪些设计成果、以及自己的设计体会，包括通过课程设计有何收获，程序有哪些不足之处，哪里遇到了困难，解决的办法，以及今后的目标。设计小组评语处注明设计组编号、设计组组长、设计组成员，并由设计组组长给出评语。评语包括该同学主要完成了哪些任务，课程设计期间的表现和态度如何，组长自己的评语由小组其他成员集体讨论后写出。 4．课程设计说明书手写或打印均可，具体要求如下：
计算机组成原理习题课1
1、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是（） A、解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B、扩大主存贮器容量 C、扩大CPU中通用寄存器的数量 D、既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量 2、若一台计算机的字长为4个字节，则表明该机器（） A、能处理的数值最大为4位十进制数 B、能处理的数值最多由4位二进制数组成 C、在CPU中，能够作为一个整体加以处理的二进制代码为32位 D、在CPU中，运算结果最大为2的32次方
3、求110101101的海明校验编码。
4、某机器中，已知道有一个地址空间为0000H～1FFFH的ROM区域，现在再用RAM芯片(8K×4)形成一个16K×8的RAM区域，起始地址为2000H，假设RAM芯片有CS和WE信号控制端。CPU地址总线为A15～A0，数据总线为D7～D0，控制信号为R/ (读/写)，MREQ(当存储器进行读或写操作时，该信号指示地址总线上的地址是有效的)。 要求： （1）满足已知条件的存储器，画出地址译码方案。 （2）画出ROM与RAM同CPU连接图。
5、（10分）已知某8位机的主存采用半导体存贮器，地址码为18位， 若使用4K×4位SRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式。问： （1）若每个模板为32K×8位，共需几个模块板? （2）每个模块内共有多少片RAM芯片? （3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择模块板？ 解：（1）由于主存地址码给定18位，所以最大空间为218=256K，主存的最大容量为256K。现在每个模块板的存贮容量为32KB，所以主存共需256KB/32KB=8块板。 （2）每个模块板的存贮容量为32KB，现用4K×4位的SRAM 芯
《计算机组成原理》课程标准
《计算机组成原理》课程标准 一、课程基本情况 课程名称：计算机组成原理 适用专业：计算机应用专业 课程性质：专业核心课程 计划学时：60学时 二、制定课程标准的依据 本课程教学标准依据中职计算机应用专业的专业教学标准中的人才培养目标和培养规格以及对 计算机组成原理课程教学目标要求而制定，用于指导计算网组成原理课程教学和课程建设。 三、课程性质 本课程是计算机应用专业的一门专业核心课程。本课程通过介绍计算机硬件基本结构、工作原理和分析设计方法等方面的知识，培养学生对计算机的整机概念有较完整清晰的认识，对计算机的硬件结构有深刻的理解和对硬件的分析与设计方法有一定的认识。同时也为学习后续课程打下一定的基础。 四、本课程与前续课程和后续课程的关系 本课程学习和训练之前，学生应已修完如下课程：计算机应用基础、数字电路，而他的后续课 程是计算机系统结构、计算机组成原理。本课程在他的前续课程和后续课程之间起到了纽带的作用。 五、课程的教育目标 1．知识、能力目标 （1）知道《计算机组成原理》这门学科的性质、地位和独立价值； （2）理解计算机系统的运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大组成部件的概念和功能，及以整机的工作原理； （3）理解数值数据的表示方法以及运算器的计算方法，了解非数值数据的表示方法和常用编码； （4）理解运算器、控制器、存储器、以及有关的输入设备和输出设备等各个部件的组成结构和基本功能； （5）掌握基本的定点数的加、减运算和实现的基本逻辑电路框图以及浮点数的表示方法； （6）掌握指令的概念和功能以及指令的各种寻址方式和指令类型； （7）知道存储器层次结构和主存系统的设计方法； （8）掌握CPU的功能及组成； （9）理解几种常见的外围设备的信息交换方式； （10）了解常用的外围设备和使用方法； （11）理解组合逻辑控制器和微程序控制器的基本的设计和分析方法。 2．方法、过程目标 （1）通过本课程的学习，培养学生通过计算机组成原理实验，进一步理解计算机内部的工作原
计算机组成原理课设论文
计算机组成原理课程设计 题目：计算机原理课程设计 学院：计算机科学与工程学院 专业：计算机科学与技术 姓名：孤狼 学号：1100310315 指导教师： 2014年03月20 日
目录 一.课程设计选题和完成内容 (2) 二、系统的总体设计 (2) 2.1 嵌入式CISC模型机的数据通路框图 (2) 2.2 系统的操作控制器的逻辑框图 (2) 2.3模型机的指令格式 (3) 2.4编写汇编源程序 (5) 2.5最终机器码 (5) 三、时序产生器 (5) 四、微程序控制器的设计 (6) 4.1设计微指令流程图 (6) 4.2 设计微指令格式和微指令代码表 (8) 4.3设计地址转移逻辑电路 (10) 五、单元电路设计 (10) 5.1模型机顶层电路设计 (11) 5.2模型机crom单元电路设计 (12) 六、设计过程所遇到的问题及解决记录136.1JNS无法完成循环跳转 (13) 6.2STO（STO R2 (R0) ）存储位置每次都为00H (13) 七、测试及结果分析 ................................................................................... 错误!未定义书签。 八、心得体会总结 (16) 九、附录 (16) 各个单元的电路设计或VHDL源文件
一.课程设计选题和完成内容 选题：本设计选择题目为A类第一题 题目：设计一台嵌入式CISC模型计算机 采用定长CPU周期、联合控制方式，并运行能完成一定功能的机器语言源程序进行验证，机器语言源程序功能如下： A类（最高成绩为“优”）： ●输入包含5个整数（有符号数）的数组M，输出所有负数的平方和。（非卓越班） ●输入包含5个整数（有符号数）的数组M，输出最大负数的绝对值。（非卓越班） ●输入包含10个整数（无符号数）的数组M，输出众数（出现次数最多的数）及其出现的次数。（卓越班） ●输入包含10个整数（无符号数）的数组M，输出中位数。（卓越班） 说明：A类题目的嵌入式模型计算机内必须设计和使用RAM存储器读写数据，相应地需要设计对RAM存储器数据的读写指令，以及对RAM中数组操作必须的寄存器间接寻址方式等。 B类（最高成绩为“良”）： ●输入5个整数（有符号数），输出所有负数的平方和。（非卓越班） ●输入5个整数（有符号数），输出最大负数的绝对值。（非卓越班） ●输入5个整数（有符号数），输出它们的平均值，以及小于此平均值的数的个数。（卓越班） 要完成的内容： 1.完成系统的总体设计，画出模型机数据通路框图； 2.设计微程序控制器（CISC模型计算机）的逻辑结构框图； 3.设计机器指令格式和指令系统； 4.设计时序产生器电路； 5.设计所有机器指令的微程序流程图； 6.设计操作 7.的所有单元电路，并用VHDL语言（也可使用GDF文件--图形描述文件） 8. 对模型机中控制器单元； 设计模型机的各个部件进行编程，并使之成为一个统一的整体，即形成顶层电路。 9.由给出的题目和设计的指令系统编写相应的汇编语言源程序； 9.根据设计的指令格式，将汇编语言源程序手工转换成机器语言源程序，并将其设计 到模型机中的ROM中去； 10.使用EDA软件进行功能仿真，要保证其结果满足题目的要求；（其中要利用EDA软