组成原理课程设计ppt课件.ppt

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1、计算机组成原理主讲教师：谭志虎、王小兰课程设计1课程设计目的•加深对冯诺依曼体系结构计算机组成及其各部分功能的理解．进一步建立整机的概念。•加深对计算机数据通路的理解、加深对计算机指令系统、微指令的认识，并通过时序控制，完整地设计一个简单的计算机系统。•锻炼学生初步的计算机系统分析和设计能力。•锻炼学生分析、定位和排除故障的能力。2课程设计要求•利用各单元实验和课堂上所学知识，选择适当的芯片，设计简单的计算机系统.•在完成数据通路设计并验证数据通路功能的基础上增加指令和微指令控制的功能．•以自己所设计的计算机系统为硬件环境，设计出各指令周期流程图，并设计出相应的微命令。•以手动方式产生各

2、指令执行过程中所需要的微命令,控制指令的执行。•设计控存，并将各指令的微程序存放在CM中，经过适当的时序控制，通过微程序自动控制指令的执行。3课程设计任务•根据课程设计指导书的要求，制定出设计方案•画出自己所设计计算机系统的原理框图和器件连接图，分析器件连接图中各器件不同引脚的功能，哪些可以固定连接，哪些需要通过微程序来控制，以及这些控制信号的有效形式。•画出各指令的指令周期流程图和所需要的控制信号•设计出实现指令功能的微程序•布线、调试、验收•课程设计报告和总结(!)4确定设计的总体要求设计主机的逻辑框图设计指令系统画出指令周期流程图及逻辑控制信号选择适当的芯片实现逻辑框图中的功能模块

3、将指令周期流程图中的逻辑控制信号具体化连线、调试优化控制信号并设计微程序实现组成5一、相关的基础理论1、CPU的功能与组成a)CPU的四项功能b)完成功能需要的基本结构c)重要的寄存器PC、IR、AR、AC、DR62、控制器组成与指令周期流程图不同的通路结构,流程不尽相同不同的器件,控制信号的形式不尽相同7３、指令和微指令的格式操作码(OP)地址码字段(A)指令长度、ＯＰ位数、Ａ的位数及支持的寻址方式微指令的长度、控制字段位数、顺序控制字段的设置84、微程序在控存中的存放及微程序控制器的工作过程LADR0，（80)ADDR0,(81)JO75STA(R1),R000000000000

4、0101010101110100000000000010010000001101110000000100100000000000000000000000011000010110000000001101110000100000000000010010000000000000000000000000000000101000000010000000000000000000000000000000111000000000000000000000000000000000000010010001101000101011001119微程序存放示意图下址字段地址……1000XXXX0111XXXX011

5、0XXXX0101XXXX0100XXXX0011XXXX0010XXXX0001XXXX0000操作控制字段…HALT64STA(R1)，R063JO7562ADDR0，(81)61LADR0，(80)60控制存储器CS取指微指令加法微程序取数微程序存数微程序转移微程序0000000001100000000000110010主存储10(1)硬布线控制器的时序体制•主状态周期----节拍电位---节拍脉冲三级体制指令周期CPU周期时钟周期•本实验台上有时钟周期T1-T5,需要自己产生CPU周期5、采用硬连布线设计控制器的方法11DRBUSBUSbusLDR0PC+1RDLDDRIR

6、BUS,LDARPCBUS,LDARRD,LDDRDRBUS,LDIRDRBUS=M1•T4+LAD•M2•T3+ADD•M3•T3(2)硬连布线设计控制器的方法12•产生DRBUS微命令信号的电路表达式：DRBUS=M1•T4+LAD•M2•T3+ADD•M3•T313ADD10机器周期（取指令）指令周期机器周期（执行指令）T1T2T3T4(PC)→IR(10)+AC→ACDataPath(PC)→ARMEM→DRDR→IRIR(A)→ARMEM→DR取操作数DR+AC→AC运算ControlSignalPCout,LDAR,RD,LDDR,LDIR,PC++IRout,LD

7、AR,RD,LDDR,+,ALUoutT1T2T3T4微指令周期微指令周期取微指令执行微指令取微指令执行微指令PC=0000PC取决于IR(OP)PC取决于IR下址字段或PC++访问控存(读)访问控存(读)PC如何取值初始值0000取指令微指令根据IR(OP)进行转移PC++或者下址字段什么时间选择什么值？主存控存共用的问题访存冲突必须分时使用主存地址4个来源PC、0000、PC、IR(A)如何分时使用取指令微指令完