计算机组成原理课程设计微程序设计报告书
计算机组成原理课程设计报告-微程序设计
窊大的计算机学院的学弟学妹们，你们师哥呕心沥血的一个月，终于把计算机最棘手的一门实验搞定了---微程序设计以下是我汗水的结晶，现传在网上，供你们借鉴，用到此文档的童靴，赶紧的膜拜感激吧！真羡慕你们可以有这么慷慨的学长，处处为你们着想。
你说我的学长学姐们怎么就没有人传一份呢？O(∩_∩)O哈哈~姓名： [请输入姓名]联系电话： [请输入联系电话]目录1 课程设计的目的和要求 (1)1.1课程设计目的 (1)1.2 课程设计的要求 (1)2 实验设备 (1)3 实验分析 (1)3.1 指令译码电路分析 (1)3.2 微地址形成分析 (2)3.3 时序电路分析 (4)3.4 运算器单元分析 (6)3.5 寄存器单元分析 (7)3.6 微控器电路分析 (8)3.7 设计内容分析 (10)4 实验设计 (11)4.1 微程序控制电路 (11)4.2 微指令格式 (13)4.3 指令功能类别 (13)4.4 微程序流程总框架 (14)5 微程序详细设计 (16)5.1 微程序流程框架 (16)5.2 控制台流程 (17)5.3 每条指令的详细设计 (19)6 机器指令程序 (25)6.1 程序流程图 (25)6.2 程序助记符形式 (26)6.3 机器指令程序 (26)6.4 程序的CPI (27)7 实验步骤 (28)7.1线路连接图 (28)7.2 程序微代码表 (29)心得体会 (31)参考文献 (32)1 课程设计的目的和要求1.1课程设计目的在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。
通过一个完整的8位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。
1.2 课程设计的要求要求综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识，理解和熟悉计算机系统的组成原理，掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法，掌握指令系统结构设计的一般方法，掌握并运用微程序设计（Microprogramming）思想，在设计过程中能够发现、分析和解决各种问题，自行设计自己的指令系统结构（ISA），并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。
《计算机组成原理》微程序设计实验报告
《计算机组成原理》实验报告学院：计算机学院专业：交通工程班级学号：AP0804114学生姓名：黄佳佳实验日期：2010.12.14指导老师：李鹤喜成绩评定：五邑大学信息学院计算机组成原理实验室实验五微程序设计实验一、实验目的：深入掌握微程序控制器的工作原理，学会设计简单的微程序。
二、预习要求：1．复习微程序控制器工作原理；2．复习计算机微程序的有关知识。
三、实验设备：EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一台，连接线若干。
四、微程序的设计：1．微指令格式设计微指令编码格式的主要原则是使微指令字短、能表示可并行操作的微命令多、微程序编写方便。
微指令的最基本成份是控制场，其次是下地址场。
控制场反映了可以同时执行的微操作，下地址场指明下一条要执行的微指令在控存的地址。
微指令的编码格式通常指控制场的编码格式，以下几种编码格式较普遍。
1）最短编码格式这是最简单的垂直编码格式，其特点是每条微指令只定义一个微操作命令。
采用此格式的微指令字短、容易编写、规整直观，但微程序长度长，访问控存取微指令次数增多从而使指令执行速度慢。
2）全水平编码格式这种格式又称直接编码法，其特点是控制场每一位直接表示一种微操作命令。
若控制场长n位，则至多可表示n个不同的微操作命令。
采用此格式的微指令字长，但可实现多个允许的微操作并行执行，微程序长度短，指令执行速度快。
3）分段编码格式是将控制场分成几段。
若某段长i位，则经译码，该段可表示2i个互斥的即不能同时有效的微操作命令。
采用这种格式的微指令长度较短，而可表示的微操作命令较多，但需译码器。
2．微程序顺序控制方式的设计微程序顺序控制方式指在一条指令对应的微程序执行过程中，下一条微指令地址的确定方法，又叫后继地址生成方式。
下面是常见的两种。
1）计数增量方式这种方式的特点是微程序控制部件中的微地址中的微地址产生线路主要是微地址计数器MPC。
MPC 的初值由微程序首址形成线路根据指令操作码编码形成。
课程设计报告(计算机组成原理)
课程设计（大作业）报告一、题目分析本次课程设计课题是设计基于微程序控制器的简单计算机设计与实现，宏观上利用CPU、cache、存储器以及一些外设设备来组成一台简单计算机，微观上由运算器、译码电路、和存储器指令用的控制存储器构成。
此次设计要求完成各个指令的格式以及编码的设计，实现各个机器指令的微代码。
本计算机实现的功能有：IN（输入）,OUT（输出），ADD（加法），SUB（减法），STA（存数），JMP（跳转）。
设计进行开始,在了解微程序的基本格式, 及各个字段值的作用后, 按微指令格式参照指令流程图，设计出程序以及微程序，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码转换为联机操作时的十六进制格式文件。
根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址。
设计的加法和减法中, 被加数和被减数都由调试人员输入, 而加数和减数都从存储器中读取. 最后上机调试，各个功能运行结果正确。
二、基本理论计算机原理图（一）、ALU1、功能及组成它是数据加工处理部。
执行所有的算术运算执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试，通常，一个算术操作产生一个运算结果，而一个逻辑操作则产生一个判决。
2、设计图（二）、CPU1、如何执行指令（1）MOV指令a. 程序计数器PC中装入第一条指令地址101b. PC的内容被放到指令总线ABUS上，对指存进行译码，并启动读命令。
c. 从101号地址读出的MOV指令通过指令总线IBUS装入指令寄存器IR。
d. 程序计数器内容加1，变成102，为取下一条指令做好准备。
e. 指令寄存器中的操作码被译码。
f. CPU识别出是MOV指令。
至此，取值周期结束。
g. 操作控制（OC）器送出控制信号到通用寄存器，选择R1作源寄存器，选择R0作目标寄存器。
h. OC送出控制信号到ALU，制定ALU做传送操作。
i. OC送出控制信号，打开ALU输出三态门，将ALU输出送到数据总线DBUS 上。
（任何时候DBUS上只能有一个数据）j. OC送出控制信号，将DBUS上的数据打入到数据缓冲寄存器DR。
计算机组成原理课程设计报告书
**大学计算机科学与技术学院计算机组成原理课程设计报告书专业班级学生姓名学号指导教师日期2012-6-21一、设计目的1．融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，加深计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。
2．学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和调试的实践和经验二、设计任务1．根据给定的数据格式和指令系统，设计一台微程序控制的模型计算机。
2．根据设计图，在QUARTUS II环境下仿真调试成功。
3．在调试成功的基础上，整理出设计图纸和相关文件，包括：（1）总框图（数据通路图）；（2）微程序控制器逻辑图；（3）微程序流程图；（4）微程序代码表；（5）设计说明书及工作小结。
三、设计内容1．数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法，字长8位，其中最高位为符号位，其格式如下：7 6 5 4 3 2 12．指令格式本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下：7 6 5 4 3 2 1 0INADDSTAOUTJMPIN指令为单字长（字长为8bits）指令，其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。
ADD指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为A的数相加，结果存放在R0寄存器中。
STA指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器中的内容存储到以第二个字为地址的内存单元中。
OUT指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将内存中以第二个字为地址的内存单元中的数据读出到数据总线，显示之。
JMP指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是程序无条件转移到第二个字指定的内存单元地址。
数据通路图一旦确定，指令流与数据流的通路也就确定了。
图1中各功能器件上标注的控制点及控制信号，就是微程序控制器设计的依据。
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第 1 页共22 页目录5 调试过程 (11)6 心得体会 (12)第 2 页共22 页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。
第 3 页共22 页三、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、存储器直接第 4 页共22 页寻址、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。
计算机组成原理课设报告微程序控制器设计
目录第一章设计任务与要求 3 1.1 设计内容 3 1.2 具体要求 3 1.3 设计环境 4 第二章设计方案 5 2.1 设计思路 5 2.2 微指令格式 6 2.3 指令流程图及其微程序清单 6 第三章调试过程 9 3.1 实验步骤 6 3.2 出现的问题与解决办法 15 小结 15 参考资料 161.1 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。
1.2 具体要求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：COP2000模型机指令的最低两位(IR0和IR1)用来寻址R0~R3四个寄存器；IR2和IR3与ELP微控制信号，Cy和Z两个程序状态信号配合，控制PC的置数即程序的转移。
各种转移的条件判断逻辑如下所示：PC 置数逻辑当ELP=1时，不允许PC被预置当ELP=0时当IR3=1时，无论Cy和Z什么状态，PC被预置当IR3=0时若IR2=0，则当Cy=1时PC被预置若IR2=1，则当Z=1时PC被预置（1）模型机的寻址方式分五种：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；（2）模型机有一些缺省的指令集，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。
（3）模型机的指令集有：算术运算指令：ADD A, R? ADD A@R? ADD A, MM ADD A, #IISUB A, R? SUB A, @R? SUB A, MM SUB A, #II数据传输指令：MOV A, R? MOV A, @R? MOV A, MM MOV A, #II MOV R?, A MOV @R?, A MOV MM, A MOV R?, #II输入/输出指令: IN OUT跳转指令：JMP MM移位指令：RR A RL A RRC A RLC A NOP中断返回指令：RETI该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）：COP2000 模型机的微指令字长为24 位，全部为操作控制部分，不含顺序控制字段。
计算机组成原理课程设计_微程序的设计报告书
课程设计指导教师评定成绩表项目分值优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)评分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准学习态度15学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度技术水平与实际能力25设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力强、引用合设计合理、理论分析与计算正确，实验数据比较准确，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查调研设计合理，理论分析与计算基本正确，实验数据比较准确，有一定的实际动手能力，主要设计基本合理，理论分析与计算无大错，实验数据无大错设计不合理，理论分析与计算有原则错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、理、调查调研非常合理、可信比较合理、可信文献引用、调查调研比较可信调查调研有较大的问题创新10 有重大改进或独特见解，有一定实用价值有较大改进或新颖的见解，实用性尚可有一定改进或新的见解有一定见解观念陈旧论文(计算书、图纸)撰写质量50结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、清晰结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清晰指导教师评定成绩:指导教师签名: 年月日重庆大学本科学生课程设计任务书课程设计题目微程序设计学院计算机学院专业计算机科学与技术年级2006 已知参数和设计要求:用微程序控制器实现以下指令功能调用:CALL addr ;指令功能与80X86相同，addr是8位二进制地址返回:RET ；存储器到存储器传送:MOV mem i , mem j; mem i ←(mem j), i<>j，mem i内存单元地址带右移的加法运算:ADD R i , R j , N ; R i←(R i)+(R j)>>N，R j中内容不变N=0-7 学生应完成的工作:根据模型计算机的数据路径以及微程序控制器的工作原理，设计各指令格式以及编码，并实现各机器指令微代码，根据定义的机器指令，自拟编写包含以下指令的应用程序。
计算机组成原理课程设计报告书
计算机组成原理课程设计报告书计算机组成原理课程设计报告书目录一．实验计算机设计 1 1.整机逻辑框图设计1 2.指令系统的设计2 3．微操作控制部件的设计5 4．设计组装实验计算机接线表 13 5．编写调试程序 14 二．实验计算机的组装 14 三．实验计算机的调试 15 1.调试前准备 15 2.程序调试过程16 3.程序调试结果16 4.出错和故障分析16 四．心得体会17 五．参考文献 17 题目研制一台多累加器的计算机一实验计算机设计1.整机逻辑框图设计此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。
1.运算器又是有299，74LS181完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，及三个通用寄存器R0，R1，R2等组成。
2.控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。
3.存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。
4输入设备是由置数开关SW控制完成的。
5.输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的LR0 LR1 LR2 寄存器Ax Bx Cx R0-G R1-G R2-G 数据总线（D_BUS）ALU-G ALU M CN S3S2S1S0 暂存器LT1 暂存器LT2 LDR1 LDR2 移位寄存器 M S1 S0 G-299 输入设备 DIJ-G 微控器脉冲源及时序指令寄存器 LDIR 图中所有控制信号 LPC PC-G 程序计数器 LOAD LAR 地址寄存器存储器 6116 CE WE 输出设备 D-G W/R CPU 图 1 整机的逻辑框图图1-1中运算器ALU由U7--U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。
微控器部分控存由U13--U15三片2816构成。
除此之外，CPU的其他部分都由EP1K10集成。
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计算机组成原理课程设计微程序设计
报告书
课程设计指导教师评定成绩表
指导教师评定成绩:
指导教师签名: 年月日
重庆大学本科学生课程设计任务书
指导教师 (签名) 学生 (签名)
说明:1、学院、专业、年级均填全称，如:光电工程学院、测控技术、。
2、本表除签名外均可采用计算机打印。
本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。
计算机组成原理课程设计报告书
一、设计目的:
综合运用所学过的计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。
掌握运用计算机原理知识解决问题和设计指令程序的能力。
经过课程设计的综合训练，培养实际分析问题，编写程序指令和动手能力、团队协作精神，帮助学生系统掌握计算机组成原理课程的主要内容。
二、设计要求:
设计要求:
用微程序控制器实现以下指令功能
调用:CALL addr ;指令功能与80X86相同，addr是8位二进制地址
返回:RET ；
存储器到存储器传送:
MOV memi , memj ; memi (memj), i<>j，memi内存单元地址带右移的加法运算:
ADD Ri , Rj , N ; Ri (Ri)+(Rj)>>N ，Rj中内容不变 N=0-7根据模型计算机的数据路径以及微程序控制器的工作原理，设计各指令格式以及编码，并实现各机器指令微代码，根据定义的机器指
令，自拟编写包含以下指令的应用程序。
三、微程序控制器的原理:
A.微程序控制的基本思想:
1. 若干微命令编制成一条微指令，控制实现一步操作；
2. 若干微指令组成一段微程序，解释执行一条机器指令；
3. 微程序事先存放在控制存储器中，执行机器指令时再取出。
B.基本组成:控制存储器，微指令寄存器，微地址寄存器，地址转移
逻辑框图:
图1 微程序控制器组成原理框图
控制存储器(CM):用来存放实现全部指令系统的微程序，位于CPU
中。
它是一种只读型存储器，要求速度快，读出周
期短
微指令寄存器:存放当前由控制存储器读出的一条微指令信息，分为
微地址寄存器和微命令寄存器两个部分。
其中微地址。