计算机组成原理课程设计——模型计算机的设计与实现

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计算机组成原理实验报告 基本模型机和复杂模型机的设计

计算机组成原理实验报告 基本模型机和复杂模型机的设计

基本模型机设计一. 设计目的1. 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稍微复杂的模型计算机;2. 为其定义5条机器指令,并编写相应的微程序,具体上机调试掌握整机概念二. 设计内容部件实验过程中,各部件单元的控制信号是人为模拟产生的,而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号,实现特定指令的功能,这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成,CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一个微程序。

三.概要设计为了向RAM中装入程序和数据,检查写入是否正确,并能启动程序执行,还必须设计三个控制台操作微程序.存储器读操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB,SWA 为”0 0”时,按START微动开关,可对RAM连续手动读操作.存储器写操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为”0 1”时,按START 微动开关可对RAM进行连续手动写入.启动程序:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为“1 1”时,按START微动开关,既可转入到第01号“取址”微指令,启动程序运行.上述三条控制台指令用两个开关SWB SWA 的状态来设置,其定义如下表3-1读写变化SWB SWA 控制台指令0 0 1 011读内存(KRD)写内存(KWE)启动程序(RP)根据以上要素设计数据通路框图,如图3-1:表3-2 微代码的定义微程序24 23 22 21 20- 19 18 17 16 15 14 13 控制信号S3S2 S1 S0 M CN RD M17 M16 A12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1P4BP uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0表3-3 A ,B ,P 字段内容A 字段B 字段 P 字段15 14 13 控制信号12 11 10 控制信号 987控制信号 0 0 0 .0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRI 0 0 1 RS_G 0 0 1 P1 0 1 0 LDDR1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 LDDR2 0 1 1 0 1 1 1 0 0 LDIR 1 0 0 1 0 0 P4 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU_G 1 0 1 11LDAR110 PC_G110 LDPC当拟定“取指令”微指令时,该微指令的判别测试字段为P1测试。

计算机组成原理课程设计-模型计算机的设计与实现

计算机组成原理课程设计-模型计算机的设计与实现

模型计算机的设计与实现目录1、设计目的 (1)2、设计内容 (2)3、设计要求 (2)4、数据格式与指令系统 (2)4.1 数据格式 (2)4.2指令系统 (3)5、设计原理与电路图 (3)5.1总的逻辑框图: (3)5.2指令的具体分析 (4)6、微程序流程图、代码表 (5)6.1 微程序流程图: (5)6.2微指令分析 (5)7、系统调试情况 (6)8、参考文献 (6)1、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。

2、设计内容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。

3、设计要求(1)对指令系统中的各条指令进行分析,得出所需要的占领周期与操作序列,以便确定各器件的类型和数量;(2)设计总框图草图,进行各逻辑部件之间的互相连接,即初步确定数据通路,使得由指令系统所要求的数据通路都能实现,并满足技术指标的要求;(3)检查全部指令周期的操作序列,确定所需要的控制点和控制信号;(4)检查所设计的数据通路,尽可能降低成本,简化线路,优化性能。

以上过程可以反复进行,以便得到一个较好的方案。

4、数据格式与指令系统4.1 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:4.2指令系统本实验设计使用5条机器指令,其格式与功能说明如下:IN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。

计算机组成原理课程设计-复杂模型机的设计与实现

计算机组成原理课程设计-复杂模型机的设计与实现

课 程 设 计复杂模型机的设计与实现范加林200926972011 年 12 月设计题目学 号专业班级 学生姓名指导教师计算机科学与技术 09-2郭骏一、课程设计目的与要求设计目的:本课程设计是《计算机组成原理》课程之后开设的实践环节课程。

通过本课程设计,使学生进一步加深对计算机原理系列课程相关内容的理解,掌握CPU设计的基本方法和计算机系统的组成原理,进一步巩固所学的理论知识,提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;锻炼计算机硬件的设计能力、调试能力;培养严谨的科学实验作风、良好的工程素质及团队协作精神,为今后的工作打下基础。

设计要求:基于计算机组成原理教学实验系统设计并实现一个具有16条机器指令、采用微程序控制器的8位计算机。

并根据设计课题要求,给出模型机的设计方案(包括指令系统和硬件结构)。

画出所设计计算机的硬件连接图,针对所设计的指令系统编写出相应的微程序。

对所设计的计算机进行安装与调试。

编写测试程序,对系统进行验证。

编写课程设计报告。

二、指令格式和指令系统(一)指令格式1、数据格式其中第7位为符号位,数值表示范围是:-1≤X<1。

2、指令格式模型机设计四大类指令共16条,其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。

⑴算术逻辑指令设计9Rs为源寄存器,Rd为目的寄存器,并规定:其中,OP-CODE为操作码,⑵访问指令及转移指令模型机设计2条访问指令,即存数(STA)、取数(LDA),2条转移指令,即无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC),指令格式为:其中“0 0 M ”为源码段,2OP-CODE为目的码段(LDA、STA指令使用)。

D为十六位地址段(低八在前,高八随后),M为源寻址模式,其定义如下:⑶ I/O指令输入(IN)和输出(OUT)指令采用单字节指令,其格式如下:⑷停机指令指令格式如下:HALT指令,用于实现停机操作。

(二)、指令系统本模型机共有16条基本指令,其中算术逻辑指令7条,访问内存指令和程序控制指令4条,输入输出指令2条,其它指令1条。

计算机组成原理课程设计报告(基本模型机设计与实现)

计算机组成原理课程设计报告(基本模型机设计与实现)

本科生课程实习学生姓名学生学号所在专业所在班级指导教师职称时间成绩目录一、课程设计题目 (2)二、课程设计使用的实验设备 (2)三、课程设计内容与步骤 (2)1、所设计模型机的功能与用途 (3)2、数据通路图 (4)3、微代码定义 (4)4、微程序流程图 (5)5、微指令二进制代码 (6)6、本课程设计机器指令 (7)7、模型机的调试与实现 (7)(1)接线图 (7)(2)写程序 (8)(3)运行程序 (8)四、总结 (9)参考文献 (9).一、课程设计题目基本模型机设计与实现二、课程设计使用的实验设备TDN-CM计算机组成原理教学实验系统一台,排线若干三、课程设计内容与步骤不见实验过程中,各部件单元的控制信号是认为模拟产生的,而本次课程实习将能在为程序控制下自动产生各部件单元控制信号,实现特定指令的功能。

这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成,CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一个微程序。

本课程设计采用六条机器指令:IN(输入)、AND(与运算)、DEC(自增1)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件跳转),其指令格式如下:其中IN、DEC为单字长,其余为双字长指令,********为addr对应的二进制地址码。

1、所设计模型机的功能与用途本次课程设计设计的模型机包括六条指令,输入、与运算、自增、存数、输出、无条件跳转。

利用此模型机可完成两个数的与运算,一个数从键盘输入,另个数从内存中读取,再将运算结果自增1,把最后结果保存到内存中,并且将运算结果输出2、数据通路图3、微代码定义C字段A字段B字段4、微程序流程图控制程序流程图当拟定“取指”微指令时,该微指令的判别测试字段为P(1)测试;控制台操作为P(4)测试,它以控制台开关SWB、SWA作为测试条件,共三路分支。

5、微程序设计完毕后,将每条微指令代码化,将流程图转化为二进制代码表6、本课程设计机器指令7、模型机的调试与实现(1)接线图(2)写程序A、现将机器指令对应的微代码正确写入2816中。

计算机组成原理课程设计-----基本模型机设计与实现

计算机组成原理课程设计-----基本模型机设计与实现

课程设计(论文)任务书软件学院软件(多媒体)专业05级(4)班一、课程设计(论文)题目基本模型机设计与实现二、课程设计(论文)工作自2007 年 6 月 25 日起至 2007 年6 月30日止。

三、课程设计(论文) 地点: 5-301计算机组成原理实验室四、课程设计(论文)内容要求:1.本课程设计的目的(1)使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理;(2)培养学生单片机应用系统的设计能力;(3)使学生较熟练地应用电子线路CAD工具完成单片机系统的硬件设计任务;(4)培养学生分析、解决问题的能力;(5)提高学生的科技论文写作能力。

2.课程设计的任务及要求1)基本要求:(1)分析所设计系统中各功能模块的工作原理;(2)选用合适的器件(芯片);(3)提出系统的设计方案(要有系统电气原理图);(4)对所设计电路进行调试。

2)创新要求:在基本要求达到后,可进行创新设计,如改善电路性能;对系统进行仿真分析。

3)课程设计论文编写要求(1)要按照书稿的规格打印誊写毕业论文(2)论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等(3)毕业论文装订按学校的统一要求完成4)答辩与评分标准:(1)完成原理分析:20分;(2)完成设计过程:30分;(3)完成调试:20分;(4)回答问题:20分。

(5)格式规范性:10分。

5)参考文献:(1)胡越明.《计算机组成与系统结构》电子工业出版社(2)白中英.《计算机组成原理》科学技术出版社(3)/down/42/2006/20061105264.html6)课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料1图书馆组装与调试4实验室撰写论文2图书馆、实验室学生签名:2007年6 月25 日课程设计(论文)评审意见(1)完成原理分析(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(2)设计分析(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(3)完成调试(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(4)回答问题(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(5)格式规范性(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(6)考勤是否降等级:是()、否()评阅人:职称:助教2007 年7 月1日目录一、课设目的及内容 (1)二、设计的原理 (2)三、二进制微代码表设计 (4)四、机器指令程序 (5)五、线路连接图 (6)六、微程序流程及说明 (11)七、心得体会 (12)八、参考文献 (13)一、课设目的及内容目的:(1)掌握部件单元电路,例如,主存储器单元(MAIN MEN),输入设备单元(INPUT DEVICE),输出设备单元(OUTPUT DEVICE),总线单元(BUS UNIT)等。

计算机组成原理-简单模型机设计课设

计算机组成原理-简单模型机设计课设

目录摘要 (2)前言 (3)正文 (4)一、设计目的和设计原理 (4)1.1设计目的 (4)1.2设计原理 (4)二、总体设计 (7)三、详细设计 (8)3.1运算器的物理结构 (8)3.2存储器系统的组成与说明 (11)3.3指令系统的设计与指令分析 (12)3.4微程序控制器的逻辑结构及功能 (14)3.5微程序的设计与实现 (18)四、系统调试 (27)总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)摘要根据设计任务书要求,本设计要实现完成一个简单计算机的设计,主要设计部分有运算器,存储器,控制器以及微指令的设计。

其中运算器由运算芯片和寄存器来完成,存储器由总线和寄存器构成,使用硬布线的方式实现控制器,从而完成设计要求。

:关键词:基本模型机的设计;运算器;存储器;控制器;前言计算机组成原理是计算机科学技术学科的一门核心专业基础课程。

从课程的地位来说,它在先导课程和后续课程之间起着承上启下的作用。

计算机组成原理讲授单处理机系统的组成和工作原理,课程教学具有知识面广,内容多,难度大,更新快等特点。

此次课程设计目的就是为了加深对计算机的时间和空间概念的理解, 增强对计算机硬件和计算机指令系统的更进一步了解。

计算机组成原理课程设计目的是为加深对计算机工作原理的理解以及计算机软硬件之间的交互关系。

不仅能加深对计算机的时间和空间的关系的理解,更能增加如何实现计算机软件对硬件操作,让计算机有条不紊的工作。

正文一、设计目的和设计原理1.1设计目的融会贯通计算机组成原理课程中各章的内容,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,特别是对硬连线控制器的认识,建立清晰的整机概念。

对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。

在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统地构造一台基本模型计算机。

计算机组成原理课程设计(基本模型机的设计与实现(第1组))

沈阳工程学院课程设计设计题目:基本模型机的设计与实现(第1组)系别信息工程系班级计本061学生姓名刘根虎、都子卿、吴长鑫学号9、11、23 指导教师王健、李贞职称讲师、教授起止日期:2008年12月8日起——至2008年12月14日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目:基本模型机的设计与实现(第1组)系别信息工程系班级计本061学生姓名刘根虎、都子卿、吴长鑫学号9、11、23 指导教师王健、李贞职称讲师、教授课程设计进行地点:计算机组成原理实验室任务下达时间:2008年12月5日起止日期:2008年12月8日起——至2008年12月14日止教研室主任李贞2008年12月3日批准一、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。

各组要求新定义的机器指令如下: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。

计算机组成原理课程设计---一台模型计算机的设计与调试

课程设计报告课程名称:计算机组成原理专业:计算机XXX 班级:计算机XXXX班学号:姓名:指导老师:日期:目录设计题目 (1)1.数据格式 (1)2.指令系统 (1)2.1.算术逻辑运算指令 (1)2.2.访内指令及转移指令 (1)2.3.输入输出指令 (2)2.4.停机指令 (2)2.5.具体编码 (2)3.数据通路 (3)3.1.全局概略图 (3)3.2.单片机写控制 (4)3.3.微程序显示 (4)3.4.指令寄存器 (5)3.5.通用寄存器 (6)3.6.运算器 (7)3.7.内存和程序计数器 (8)3.8.地址总线显示 (9)3.9.手动输入微程序 (10)3.10.单片机写微程序 (10)3.11.控制存储器 (11)3.12.指令译码 (12)3.13.微地址显示 (13)3.14.单片机与数据总线输入 (14)3.15.设计说明 (14)4.时序系统 (15)4.1.时序系统与起停控制 (15)4.2.时序波形图 (15)5.微指令格式 (16)6.微程序控制器 (17)6.1.原理图 (17)6.2.地址转移逻辑 (18)7.微程序流程图 (19)8.微程序代码表 (19)9.设计体会 (21)10.参考文献 (21)11.附录 (21)11.1.单片机写程序 (21)11.1.微程序编码转换程序 (29)设计题目一台模型计算机的设计与调试1.数据格式字长:8位格式:定点整数其中: 第定点整数:-128 ≤X≤127。

2.指令系统指令的类型设计:算术逻辑运算、数据存取、程序控制、输入输出,按固定操作码4位长度进行设计,设计14条指令。

2.1.算术逻辑运算指令设计7条算术逻辑运算类指令并用单字节表示,寻址方式采用寄存器寻址,指令为RR 型,其格式如下:其中:OP-CODE为操作码,Rs为源寄存器,Rd为目的寄存器2.2.访内指令及转移指令2条访问指令:存数(STA)、取数(LDA)2条转移指令:无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC) 指令格式为:其中:0 11 0 1 1 E=(D)E=(Ri)+DE=(PC)+D间接寻址R i变址寻址相对寻址本模型机选择变址寄存器Ri为寄存器R2。

计组模型机课程设计

计组模型机课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解计算机组成原理,掌握模型机的结构及其工作原理;2. 学会使用模型机指令集进行基本的运算和数据处理;3. 掌握模型机的内存管理和程序执行流程。

技能目标:1. 能够运用所学知识设计简单的模型机指令集和程序;2. 能够分析并解决模型机运行过程中出现的问题;3. 能够运用模型机进行基本的算法实现和优化。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对我国计算机科技发展的自豪感和责任感;2. 激发学生对计算机组成原理的兴趣,培养探究精神和创新意识;3. 增强学生的团队合作意识,提高沟通与协作能力。

课程性质:本课程为计算机组成原理的实践课程,旨在通过模型机的学习,帮助学生将理论知识与实际操作相结合,提高解决实际问题的能力。

学生特点:学生处于高中年级,具备一定的计算机基础知识和逻辑思维能力,对新鲜事物充满好奇,喜欢动手实践。

教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,充分调动学生的主观能动性,培养其创新思维和实际操作能力。

通过课程学习,使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决中。

教学过程中,关注学生的学习进度和反馈,及时调整教学策略,确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 计算机组成原理概述:介绍计算机硬件系统的基本组成,引导学生理解模型机的设计与实现;相关教材章节:第一章 计算机系统概述2. 模型机结构及其工作原理:讲解模型机的五大部件(控制器、运算器、存储器、输入/输出设备)及其功能;相关教材章节:第二章 计算机硬件系统3. 模型机指令集与编程:学习模型机的指令集,掌握基本指令的使用,进行简单的程序设计;相关教材章节:第三章 计算机指令系统4. 内存管理与程序执行流程:介绍模型机内存分配与回收策略,分析程序执行过程;相关教材章节:第四章 存储器层次结构5. 模型机在实际应用中的案例分析:分析模型机在解决实际问题中的应用,提高学生实际操作能力;相关教材章节:第五章 计算机系统性能评价6. 课程实践:分组进行模型机设计与实现,培养学生的团队协作能力和创新思维;相关教材章节:第六章 计算机系统设计教学内容安排和进度:第1-2周:计算机组成原理概述、模型机结构及其工作原理;第3-4周:模型机指令集与编程;第5-6周:内存管理与程序执行流程;第7-8周:模型机在实际应用中的案例分析;第9-10周:课程实践与成果展示。

计算机组成原理课程设计---——简单模型机的微程序设计

课程设计报告课程名称:计算机组成原理系别:姓名:班级:学号:成绩:指导教师:开课时间:20 -20 学年第学期一.设计题目计算机组成原理课程设计——简单模型机的微程序设计二.主要内容通过课程设计更清楚地理解下列基本概念:1.计算机的硬件基本组成;2.计算机中机器指令的设计3.计算机中机器指令的执行过程;4.微程序控制器的工作原理。

5.微指令的格式设计原则;在此基础上设计可以运行一些基本机器指令的微程序的设计三.具体要求置数指令 IN 置数开关SW(KD0~KD7)的状态→R0加法指令 ADD R0,,(addr):(R0)+(addr)→(R0)存数指令 STA R0,(addr):(R0)→(addr)输出指令 OUT (addr):(addr)→输出设备"LED"跳转指令 JMP (addr):addr→PC或指令OR RD,RS:(RS)或(RD)→(RD)新加法指令 NADD (addr1),(addr2):(addr1)加(addr2)→(RD)异或指令XOR (addr1),(addr2):(addr1)异或(addr2)→(RD)与指令AND RD,RS:(RS)与(RD)→(RD)求反指令 NOT RD:/(RD) →(RD)四.进度安排共1.5周11天的时间,具体安排如下:1~2天:对整个课程设计的内容做详细的讲解,并辅导学生完成课程设计指导书的学习,使其掌握和理解课程设计的核心内容;3 ~5天:学生在机房学习熟悉课程设计所使用的仿真软件,并深入了解该仿真软件所实现的模型机的指令系统(原有的5条指令)和微程序设计方法;6~9天:在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令,试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令。

10~11天:根据自己设计的微程序系统写出相应的课程设计实验报告五.成绩评定六. 正文一、模型机的CPU及系统硬件基本模型机的CPU及系统硬件组成如图1所示:图1 模型机的CPU及系统硬件组成各部件的功能及控制信号如下:运算器由算逻部件ALU(8位)、暂存器DR1、DR2及通用寄存器等组成。

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---------计算机组成原理课程设计
报告书
课题名模型计算机的设计与实现
班级
姓名
学号
指导教师
日期 2012.6.18~ 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,经阿什计算机工作中“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、设计内容
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;
(6)工作小结。

三、数据格式与指令系统
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 1
2、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 0
IN
ADD
STA
OUT
JMP
IN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。

四.设计原理与电路图
原理图
按照原理图,完成模型机的数据通路的编辑、编译以及波形仿真工作。

,图中采用两个寄存器74273b来存放指令,一个用于存放操作码,另一个用于存放地址码。

(2)微程序控制器的逻辑图:A 数据通路逻辑电路图
A.FA(加法器)
B.ALU(运算器) 封装图
C地址转移逻辑电路
设计地址转移逻辑电路,完成电路图的编辑、编译以及波形仿真工作。

仿真正确后,封装成芯片control。

地址转移逻辑通过指令的操作码的高3位和微指令的测试字段P1来确定下一条微指令的地址。

D、微程序控制器:
调用地址转移芯片control,存放微指令的ROM,两片74273b芯片以及一片74273芯片来完成电路图的编辑、编译以及波形仿真工作。

封装图
E.PC(程序计数器)
五、微程序流程图、代码表(1)微程序流程图
(2)代码表:RAM.MIF EPROM.MIF
ROM.MIF
六、系统调试情况
(1)测试结果(波形图):
(2)主要问题和解决办法:
1、此模型计算机为单总线结构,输入信号和输出信号均通过该总线进行传输,如果不加缓冲器就会产生输入信号和输出信号的传输冲突,使信号不能到达“IR”,所以要在存储器RAM后添加一个“74244”模块,使信号在进入总线进行传输前先通过“74244”进行一个缓冲,同时“74244”也有三态门的作用,从而使得总线上无信号冲突,这样就便于总线的连接和扩展。

2、总线的命名如果不准确的话也会导致编译不能成功,这也是在验收时编译失败的原因
3在控制信号上也出现了一些问题,有些是低电平有效如运算器ALU结果输出到总线,还有许多脉冲信号都是上升沿有效,对这些控制信号都要了解它们的有效工作时的触发条件才能调出正确的波形。

七、设计总结与体会
本次课程设计的目的是设计出一台可执行五条指令的模拟计算机,主要的设计工作在于微程序控制器的设计上,需利用地址转移逻辑来实现指令的跳转,从而使其能执行完所有的指令。

通过这次实践,充分认识到知识的综合运用的重要性,而且任何一个不严谨的地方都有可能导致错误,同时这次实践使自己对计算机的工作原理有了一个系统的认识,也为以后专业课的学习打下了基础。

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