计算机组成原理课程设计-设计基本模型机的指令系统

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1、课程设计说明书题目:计算机组成原理课程设计院系：计算机科学与工程学院专业班级：计算机08-6学号：学生姓名：指导教师：2010年12月11日安徽理工大学课程设计（论文）任务书计算机科学与工程院系硬件教研室学号学生姓名专业（班级）计算机08-6设计题目设计基本模型机的指令系统实现异或设计技术参数计算机组成原理教学实验仪一台，排线若干；PC机一台DJ-CPT816组成原理实验软件模型机的指令系统，微程序，微指令，程序设计要求设计基本模型机的指令系统（包括逻辑与，逻辑或，算术加，减运算，输入，输出，转移，

2、传送指令）在已编写的指令系统上设计程序实现异或按时提交设计报告工作量论文不少于15页，附带必要的图表工作计划设计课一：分析设计要求，制定设计计划，完成指令系统设计，并在CPTH实验软件中形成.mic文件设计课二：分析设计编写程序实现异或设计课三：在微机和试验仪的支持下，调入指令系统和程序，运行，测试，完成系统的设计设计课四：提交设计报告参考资料[1]李敬兆.8086/8088和基于ARM核汇编语言程序设计[2]清华大学出版社.计算机组成原理与设计实验指导[3]白中英.计算机组成原理指导教师签字教研室

3、主任签字2010年12月11日IV指导教师评语：成绩：指导教师：年月日安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表IV摘要在飞速发展的科技社会中，计算机被应用到各行各业，各个领域中。人们渐渐地步入自动化、智能化的生活阶段。本次计算机组成原理课程设计课题是基本模型机的设计与实现。利用CPU与简单模型机来实现计算机组成原理课程及实验中所学到的实验原理和编程思想，硬件设备自拟，编写指令的应用程序，用微程序控制器实现了一系列的指令功能，最终达到将理论与实践相联系。本次设计完成了各指令的格式以及编码的设计，实现了各

4、机器指令微代码，设计基本模型机的指令系统（包括逻辑与，逻辑或，算术加，减运算，输入，输出，转移，传送指令），形成具有一定功能的完整的应用程序。简言之，这次设计，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条微程序，一条微程序又有若干微指令组成，一条微指令的功能由24位操作信号（即控制位）实现。这一课题的实现不仅使我们对各种微指令有了熟练的掌握，更对有关知识的深入学习打下基础。关键词：指令系统

5、，微指令，机器指令，异或IV目录1系统分析11.1设计背景11.2设计目标32系统设计42.1模型机的指令设计42.2模型机的微指令设计52.3异或程序设计103系统实现123.1程序编写123.2程序分析123.3调试结果134总结144.1设计体会144.2系统改进14参考文献15IV安徽理工大学课程设计（论文）1.系统分析1.1设计背景通过计算机组成原理理论课和几次实验的学习，尝试设计八类机器指令，并编写相应的微程序，完成由基本单元电路构成一台基本模型机，再经过调试指令和模型机使其在微程序的控

6、制下自动产生各部件单元的正常工作控制信号。本课程设计的模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数，指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器。在微程序控制方式下，用指令码作为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。在本模型机中，一条指令最多分为四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有24位控制位以控制寄存器的输入输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。简言之，这次设计，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来

7、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条微程序，一条微程序又有若干微指令组成，一条微指令的功能由24位操作信号（即控制位）实现。24位控制位分别介绍如下：XRD：外部设备读信号，当给出个外设的地址后，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，有EMWR和EMRD决定是将DBU

8、S数据写入EM中，还是从EM读出数据到DBUSIREN：将程序存储器EM独处的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPCEINT：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IR2.，IR3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MARMAROE：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上数据存到堆栈