复杂模型计算机设计Word文件下载.docx
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②画出复杂模型计算机的组成结构图;
③设计实验例程;
④输入程序,调试,运行;
⑤根据程序执行情况,画出程序运行的通路图,并描述程序执行的过程;
⑥总结心得体会,说明对此次课程设计的理解和建议;
3、撰写课程设计报告书。
报告书内容包含:
①复杂模型机原理描述,画出复杂模型计算机的组成结构图;
②设计实验例程;
③输入程序,调试,运行;
④根据程序执行情况,画出程序运行的通路图,并描述程序执行的过程;
⑤总结心得体会,说明对此次课程设计的理解和建议;
工作计划及安排:
星期一:
查阅有关资料,开始连接电路。
星期二:
检查电路,并开始运行。
星期三:
讨论运行中出现的问题,并调试出结果。
星期四:
开始写课程设计报告。
星期五:
完成课程设计报告。
在此过程中有不明白的地方与同组成员讨论并查阅相应资料。
指导教师签字
年月日
课程设计(大作业)成绩
学号:
姓名:
指导教师:
总结:
本次课程设计中,刚开始接触题目的时候比较茫然,不知道改如何下手,在对设计题目的理解和分析之上就要花很长的时间。
但是仔细的分析之后,对实验的基本要求还是有了一定的理解。
通过这次课程设计,使我对简单模型机和复杂模型机的结构和设计有了更多的了解,也了解了程序在模型机中是怎样运行的。
我认为实验中最重要的是理解实验过程和微程序的设计。
先要读懂程序要做什么,然后要把实验过程转换成八位二进制指令代码,接下来要画程序流程图,最后就是把代码转换成模型机可处理的微指令代码。
微指令代码为模型机提供了每次需要进行什么操作,并且指出了下一条指令的地址,这样模型机就能自己连续的运行了。
在实验中,我发现团队合作也是学习中一项必不可少的因素,我们小组遇到问题时,经常进行讨论,每次讨论都能得到不少的收获,并且问题也能很快就能解决。
在做实验的时候,我们也会进行不同的分工,这样就加快了做实验的速度,所以团队合作精神也是非常重要的。
指导教师评语:
成绩:
填表时间:
指导教师签名:
目录
一、题目分析5
1.1课程设计题目5
1.2课程设计目的5
1.3设计要求5
二、指令格式6
三、总体设计7
四、实验过程10
4.1编写实验程序10
4.2连接实验线路11
4.3写程序并运行程序11
4.4运行结果12
五、程序代码21
六、参考文献21
一、题目分析
1.1课程设计题目
复杂模型机设计
1.2课程设计目的
综合运用所学计算机原理实验知识,设计并实现较为完整的计算机。
1.3设计要求
(1)确定设计目标
参考实验指导书上复杂模型机设计的过程,运用其微指令格式,独立设计指令系统。
并用该指令系统中的指令编一完成简单运算的程序(有数据输入和输出的)。
并进行调试运行。
(2)确定指令系统
确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。
(3)总体结构与数据通路
总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。
在此基础上,就可以拟出各种信息传送路径,以及实现这些传送所需要的微命令。
对于部件设置,比如要确定运算器部件采用什么结构,控制器采用微程序控制。
综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求,设计合理的数据通路结构,采用何种方案的内总线及外总线。
数据通路不同,执行指令所需要的操作就不同,计算机的结构也就不一样。
(4)设计指令执行流程
数据通路确定后,就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。
根据指令的复杂程度,每条指令所需要的机器周期数。
对于微程序控制的计算机,根据总线结构,需考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中,哪些微操作不能安排在同一条微指令中。
(5)确定微程序地址
根据后续微地址的形成方法,确定每条微程序地址及分支转移地址。
(6)根据微指令格式,将微程序流程中的所有微指令代码化,转化成相应的二进制代码,写入到控制存储器中的相应单元中。
(7)组装、调试
在总调试前,先按功能模块进行组装和分调,因为只有各功能模块工作正常后,才能保证整机的运行正确。
当所有功能模块都调试正常后,进入总调试。
连接所有模块,用单步微指令方式执行机器指令的微程序流程图,当全部微程序流程图检查完后,若运行结果正确,则在内存中装入一段机器指令,进行其他的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证。
二、指令格式
模型机设计四大类指令共十六条,其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问存储器及转移指令和停机指令。
(1)算术逻辑指令
设计9条算术逻辑指令并用单字节表示,寻址方式采用寄存器直接寻址,其格式如下:
D7D6D5D4
D3D2
D1D0
OP-CODE
Rs
Rd
其中,OP-CODE为操作码,Rs为源寄存器,Rd为目的寄存器,并规定:
选中的寄存器(Rs或Rd)
R0
R1
R2
寄存器的编码
00
01
10
(2)访存指令及转移指令
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)。
其格式如下:
D7D6
D5D4
D1D0
D7·
·
D0
M
OP-CODE
D
其中,OP-CODE为操作码,Rd为目的寄存器,D为位移量(正负均可),M为寻址方式,其定义如下:
寻址方式
有效地址
说明
00
E=D
直接寻址
E=(D)
间接寻址
E=(RI)+D
RI变址寻址
11
E=(PC)+D
相对寻址
本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。
(3)I/O指令
输入和输出指令采用单字节指令,其格式如下:
addr
其中,addr=01时,表示选中“输入单元”中的开关组作为输入设备,addr=10时,表示选中“输出单元”中的数码管作为输出设备。
(4)停机指令
这类指令只有1条,即停机指令HALT,用于实现停机操作,指令格式如下:
0110
00
00
(5)指令系统
复杂模型机有16条基本指令,其中算数逻辑指令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,其它指令一条。
表1列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
表1复杂模型机指令系统
助记符
指令格式
指令长度
(字节数)
指令功能
第一字节
第二字节
CLRrd
011100rd
无
1
0→RD
MOVrs,rd
1000rsrd
RS→RD
ADCrs,rd
1001rsrd
RS+RD+cy→RD
SBCrs,rd
1010rs,rd
RS-RD-cy→RD
INCrd
1011xxrd
RD+1→RD
ANDrs,rd
1100rsrd
RS∧RD→RD
COMrd
1101xxrd
→D
RRCrs,rd
1110rsrd
RS带进位循环右移一位,然后RS→RD
RLCrs,rd
1111rsrd
RS带进位循环左移一位,然后RS→RD
LDAM,D,rd
00M00rd
2
有效数据E→RD
STAM,D,rd
00M01rd
RD→有效地址E
JMPM,D
00M1000
有效地址E→PC
BZCM,D
00M11rd
当CY=1或ZI=1时,有效地址E→PC
INrd
010001rd
输入单元的数据→RD
OUTrd
010110rd
RD→输入单元
HALT
01100000
停机
三、总体设计
复杂模型机的数据通路框图如图2-7.根据机器指令系统要求,设计微程序流程图及确定微地址,如图2-8.
按照系统建议的微指令格式,参照微指令流程图,将每条微指令代码化,译成二进制代码表,并将二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件
表2复杂模型机微指令结构图
微程序
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
9
8
7
6
5
4
3
控制信号
S3
S2
S1
S0
CN
RD
M17
M16
A
B
P
uA5
uA4
uA3
uA2
uA1
uA0
A字段
B字段
P字段
LDRI
RS_G
P1
LDDR1
RD_G
P2
LDDR2
RI_G
P3
LDIR
299_G
P4
LOAD
ALU_G
AR
LDAR
PC_G
LDPC
其中uA5~uA0为6位的后续微地址,A、B、P为三个译码字段,分别由三个控制位译码出多位。
P字段中的P1~P4是四个测试字位,其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码,使微程序转入相应的为地址入口,从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。
具体来说,P1测试用于“取指令”微指令,它用下址低四位(uA3~uA0)与指令寄存器高四位(IR7~IR4)相或得到各路分支;
P2测试用下址低2位(uA1~uA0)与指令寄存器的IR3IR2相或得到各路分支;
P3测试用于条件转移,它用下址的uA4与(ZI+CY)相或得到各路分支;
P4测试用于控制台操作,它用下址低2位(uA1~uA0)与SWB、SWA相或得到各路分支。
在上述各测试下址中未用到的位均直接保留。
AR为算术运算是否影
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- 复杂 模型 计算机 设计