计算机组成原理与体系结构课程设计

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1、计算机组成原理课程设计计算机组成原理实验报告评语：成绩教师：年月日班级：031213学号：03121256姓名：戚玉志地点：二区312时间：2012.9.15(第二批)计算机组成原理课程设计计算机组成原理与体系结构课程设计基本模型机设计与实现一．实验目的1．深入理解基本模型计算机的功能、组成知识；2．深入学习计算机各类典型指令的执行流程；3．学习微程序控制器的设计过程和相关技术，掌握LPM_ROM的配置方法。4．在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将单元电路组成系统，构造一台基本模型计算机。5．定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，

2、掌握计算机整机概念。掌握微程序的设计方法，学会编写二进制微指令代码表。6．通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解并掌握微程序控制方式计算机的设计方法。二．实验原理本实验采用五条机器指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件转移），其指令格式如下（最高4位二进制数为操作码）：1．在部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本实验将能在微过程控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定的功能。实验中，计算机数据通路的控制将由微过程控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一

3、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。2．指令格式（1）指令格式采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：位76543210功能OP-CODErsrd其中，OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：Rs或rd选定的寄存器000110R0R1R2助记符机器指令码Addr地址码功能说明INADDaddrSTAaddrOUTaddrJMPaddr00H10HXXH20HXXH30HXXH40HXXH“INPUT”中的数据→R0R0+[addr]->R0R0->[addr][addr]->BUSadd

4、r→PC其中IN为单字长（8位二进制），其余为双字长指令，XXH为addr对应的十六进制地址码。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。第3页共8页计算机组成原理课程设计图6-1数据通路框图1,存储器读操作（KRD）：下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“00”时，可对RAM连续手动读入操作。2,存储器写操作（KWE）：下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“01”时，可对RAM连续手动写操作。3、启动程序（RP）：下载实验程序后按总清除

5、按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“11”时，即可转入到微地址“01”号“取指令”微指令，启动程序运行。SWBSWA控制台指令001011读内存（KRD）写内存（KWE）启动程序（RP）根据以上要求设计数据通路框图，如图5-1所示。表6-124位微代码定义：242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0表6-2A、B、C各字段功能说明：A字段B字段C字段151413选择121110选择987选择000000000001LDRi001

6、RS-B001P（1）010LDDR1010010011LDDR2011011100LDIR100100P（4）101LOAD101ALU-B101LDAR110LDAR110PC-B110LDPC24位微代码中各信号的功能(1)uA5—uA0：微程序控制器的微地址输出信号，是下一条要执行的微指令的微地址。(2)S3、S2、Sl、S0：由微程序控制器输出的ALU操作选择信号，以控制执行16种算术操作或16种逻辑操作中的某一种操作。(3)M：微程序控制输出的ALU操作方式选择信号端。M＝0执行算术操作；M＝l执行逻辑操作。(4)第6页共8页计算机

7、组成原理课程设计Cn：微程序控制器输出的进位标志信号，Cn＝0表示ALU运算时最低位有进位，Cn＝1则表示无进位。(5)WE：微程序控制器输出的RAM控制信号。当/CE＝0时，如WE＝0为存储器读；如WE＝1为存储器写。(6)A9、A8——译码后产生CS0、CS1、CS2信号，分别作为SW_B、RAM、LED的选通控制信号。(7)A字段（15、14、13）——译码后产生与总线相连接的各单元的输入选通信号（见表6-1）。(8)B字段（12、11、10）——译码后产生与总线相连接的各单元的输出选通信号。(9)C字段（9、8、7）——译码后产生分支判

8、断测试信号P(1)~P(4)和LDPC信号。系统涉及到的微程序流程见图6-2。当执行“取指令”微指令时，该微指令的判断测试字段为P(1)测试。由于“取