计算机组成原理课程设计---基本模型机的实现

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1、郑州轻工业学院本科计算机组成原理课程设计计总结报告姓名：常昆系别：计算机与通信工程学院专业：计算机科学与技术班级：09—1班学号：1指导教师：胡东华时间：2011年12月26日至2011年12月28日郑州轻工业学院课程设计任务书一、题目：基本模型机的实现二、实验准备1.模型机的结构以及各个部件的输入输出以及其他控制信号。2.了解该模型机的微指令的格式：包括控制字段对应的控制信号、后续直接地址字段确定下一条微指令的方式、P测试字段的修改后续直接地址字段的规则3.指令存储器和数据存储器的读写4.控制存储器的读写三、实验目的1.在掌握部件单元电路实验的基础

2、上，构造一台基本模型计算机。2.为其定义5条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试掌握整机概念。四、实验设备1Dais-CMX16+计算器组成原理教学实验系统一台。五、实验内容计算机是在读取指令、分析指令、执行指令的循环中完成程序的自动运行。读取指令是将内存中的指令读取到指令寄存器IR，同时程序计数器PC自加操作指向下一条指令；分析指令是将指令的操作码OP做P1测试，找到解释该指令执行的第一条微指令的入口地址；执行指令是从控制存储器中依次读取该指令对应的多条微指令向全机各个部件发送微命令，完成指令要求的动作。实验模型机没有指令系统，不能执行任何指令。

3、六、实验综合在模型机上设计和实现简单的指令系统，要求如下：Ø每组实现2条新的不同类型的指令（同类型算一条，例如减法和异或运算都是运算类指令），指令的助记符和编码自己设定。Ø设计方案应该包括：指令系统及指令格式、指令对应的程序、指令流程图、微指令代码表Ø利用含有新指令的指令系统编写简单的程序，程序甚至可以没有意义，在模型机上运行。Ø能够实现的简单指令提示如下：求补指令(NREQ)清零指令(CLR)自增、自减指令(INC，DEC)交换指令(XCHE)寄存器间接寻址指令(JJXZ)相对寻址指令(XDXZ)暂停指令(STOP)入栈、出栈指令(PUSH、POP

4、)左、右移位指令(SHL、SHR)中断指令(INT)计算机组成原理课程设计总结报告1　模型机结构Dais-CMX16+硬件组成结构如图1.1所示。该十六位原理计算机体系结构与原理组成由实验平台、开关电源、软件三大部分组成。实验平台上有16位运算源寄存器AX和BX、16位通用寄存器CX和DX、16位运算器ALU、12位地址寄存器AR、12位程序计数器PC、16位双向I/O单元、16位主存、16位指令寄存器IR、8位指令译码寄存器ID、16位堆栈指示器SP、单级中断源、11位微程序计数器uPC，拥有一个35位字长的微控制器和24位字长的组合逻辑控制器，并

5、设置了一组24位字长的二进制模拟开关，系统提供逻辑笔和24个按键操作环境。配有字符式LCD、USB通信口、RS232通信口及外设扩展区。图1.1　系统体系结构图注意：本机中的16位寄存器均可以当作2个8位寄存器来使用，高字节用H命名，低字节用L命名，AX的高字节记作AH，低字节记作AL；CX的高字节记作CH，低字节记作CL。16位I/O单元可以作为2个8位I/O单元使用，高字节记作IOH，低字节记作IOL。其硬件组成如下表所示。部件名称部件主要电路十六位运算器单元由4片574组成AX、BX运算源寄存器，由5256VE构成运算器，其内核有十六位暂存器和

6、累加器，支持算术运算、逻辑运算、移位运算、进位与零标志控制、支持字与字节的运算操作十六位通用寄存器由4片574组成CX（R1R0）、DX（R3R2）十六位通用寄存器组，支持字与字节操作十六位双向I/O口由2片574和2片245缓冲组成双向输入/输出I/O，内置16位数据开关，16只状态灯，支持字与字节操作十六位堆栈寄存器由2片574组成十六位SP指针，支持字与字节操作十二位程序计数器由3片161组成12位PC指针，驱动指令存储器地址总线，寻址范围4K（0~0FFF），按字方式寻址十一位微程序计数器由3片161组成11位uPC指针，驱动控制存储器地址总

7、线，寻址范围2K（0~7FF），只写不可读，按字方式寻址十二位地址寄存器由2片574组成12位AR指针，驱动数据存储器地址总线，寻址范围4K（0~0FFF），只写不可读，按字方式寻址十六位主存由两片6116组成主存，构成单独的指令存储器和数据存储器，容量4KB（寻址范围0~0FFF），支持字与字节操作十六位指令寄存器由2片574组成十六位指令寄存器IR，只写不可读，按字方式寻址指令译码器由CPLD组成八位指令译码器ID，不可读按字节写入中断源由D触发器组成中断允许、中断请求及中断响应标志微程序控制器由两片6264、1片6116组成微程序控制器，微控制

8、位字长35位，其中微命令段24位，下址段11位。硬布线控制器由CPLD器件9572独立构成组合逻辑控制器，微