计算机组成原理模型机设计与实现Word文档格式.docx
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⑶输⑴建立数据通路,定义开关SWA入编写的五条机器指令的微程序序列;
⑷输入实验机器指令程序序列;
⑸设计基本模型的物理连线;
⑹完成微程序的调试,实现实验机器指令程序的功能。
完成模型机调试任务后,整理课程设计资料,撰写课程设计报告。
课程设计报告内容包括:
①模型机数据通路图;
②微程序控制器逻辑模块图;
③微程序控制流程图;
④元件排列图;
⑤
⑥调试小结。
设计说明书;
三、课程设计步骤及时间进度和场地安排
教室。
具体安排如下:
地点在信息系实验楼周,523《计算机组成原理》课程设计将安排在第173-203日):
集中讲解课程设计原理与方法,教室26月(12(1.第17周周11节)
:
完成模型机的实验线路连接节)2--4(1周周17.第2.
3.第17周周2:
调试模型机,记录实验结果,撰写课程设计报告
4.第17周周5:
检查课程设计报告,打印提交课程设计报告
软件工程1151班时间安排:
星期二星期五星期一周次
1-1-1-1节52实验52实验实验52
四、课程设计考核及评分标准课程设计考核将综合考虑学生考勤和参与度,课程设计方案正确性和实验结果的正确性,独立完成实验环节的情况,以及课程设计报告书的质量。
具体评分标准如下:
评分项分序号
学习态度认真、遵守纪11
设计分析合理10
设计方案正确性、可行性320
设计结果正确性304
设计报告的规范性510
实践环节的独立性与主动性610
设计验收107
/等级总得分
分)、70-79、中(分)80-89、良(分)90-100注:
最终成绩以五级分制记。
优(
分以下为不及格60、分)60-69及格(.
课程设计第一章..................................................................................................1
............................................................................................1课程设计题目1.1
............................................................................................1课程设计目的1.2
...............................................................................................1实验设备1.3
第二章概要设计..................................................................................................1
...........................................................................................1课程设计原理2.1
............................................................................................2数据通路框图2.2
..............................................................................................2微指令格式2.3
...........................................................................................3微程序流程图2.4
.微指令二进制代码表2.5
.................................................................................4
..............................................................................................5实验步骤2.6
第三章实验过程屏幕截图.............................................................................7
调试部分截图3.1
.......................................................................................7
........................................................................................8调试整体图3.2
...........................................................................................93.3运行结果
第四章设计总结..........................................................................................9
4.1给出每条机器指令的微程序(十六进制格式)
..............................................9
.............................................................................................10设计体会4.2
....................................................................................12.附表答辩和评语表
第一章需求分析
1.1课程设计题目
基本模型机设计与实现
1.2课程设计目的
在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上,深入掌握信息
流和控制信息流的流动过程,进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念,培养开发
和调试计算机的技能。
1.3实验设备
TDN-CM组成原理实验系统,排线若干,微机
第二章概要设计
2.1课程设计原理
采用五条机器指令:
IN,ADD,STA,OUT,JMP
内容(二进制)助记符说地址(二进制)明
00000000“INPUTINR0DEVICE(班号)”→R000000000
R0+[0AH]0001→R0ADD[0AH],R0000100000000
0010000010100000
R0→[0BH]001000000011R0,[0BH]STA0000
0100000010110000
[0BH]0000[0BH]00110000OUT0101→LED
0110000000001011
PCJMP00000100011100H000000H→
0000100000000000
00001001
0000101000011111学号为31号同学
求和结果00001011(班号加学号)
2.2数据通路框图
简单的模型计算机是由运算器、控制器、存储器、总线、输入输出和时序产生器组成。
在模型机中,
我们将要实现RAM的读写指令,寄存器的读写指令,跳转指令,ALU的加、减、与、或指令。
把通用寄
存器作为累加器A,进行左、右移等指令,整体构成一个单累加器多寄存器的系统。
如图1所示:
图1数据通路框
2.3微指令格式
所示:
2当全部微程序设计完毕后,应将每条微指令代码化,如图
图2微指令格式
微程序流程图2.4
3微程序流程图如图
图3微程序流程
微指令二进制代码表2.5
表1微指令二进制代码表
八进
微地WEn00Q000000010000000000000111
01Q110110011010011000000000
02Q000000000110000000100001
03Q000000000100000001000110
04Q010000000000100000110001
05Q000100000001110100010000
06Q010100101011000110100000
07Q110000000011100000000001
10Q000000001000000000000001
11Q111101101101000000010000
12Q000011111110110110000000
13Q010000000111101101100110
14Q111011000000011011001010
2.6实验步骤
2.6.1实验接线图:
如下图2-6。
(注意:
接线过程中不得有任何错误!
)
15Q000000101000001000000001
0011000000016Q0110000001101
0101000010000017Q0000000011
01020Q110110110010000000011
011011011010100000021Q00011
0101100001010022Q0000000011
00023Q000000000011000000001
0000000100000001100024Q0000
0000000025Q0000011100010101
0026Q0000010100011000000011
000000110000027Q10101100000
0000130Q1011011000000000001
图4实验接线图
2.6.2操作步骤
⑴微控器编程开关拨至RUN,“STEP”→STEP,“STOP”→RUN
⑵实验箱利用COM1口与微机连接,实验箱加电,启动微机:
①进入安装实验系统的目录,例如D:
\CMP;
②对实验箱复位;
③桌面上选择:
CMP图标,运行CMP.EXE,进入实验运行环境;
④选择转载菜单的装载功能:
C:
\TANGDU\CMP\SAMPLE\EX1.TXT
⑤选择数据通路图标:
开关置班号,内存0AH单元置学号
⑥CLR:
1→0→1
⑦运行菜单的连续功能功能,若运行正确,将在“OUTPUT”模块看到十六进制的结
果:
班号+学号的和
EX1文本文件内容如下:
机器指令程序:
$P0000
$P0110
$P020A
$P0320
$P040B
$P0530
$P060B
$P0740
$P0800
$P0A01
机器指令对应的微程序:
$M00018110
$M0101ED82
$M0200C048
$M0300E004
$M0400B005
$M0501A206
$M06959A01
$M0700E00D
$M08001001
$M0901ED83
$M0A01ED87
$M0B01ED8E
$M0C01ED96
$M0D028201
$M0E00E00F
$M0F00A015
$M1001ED92
$M1101ED94
$M1200A017
$M13018001
$M14002018
$M15070A01
$M1600D181
$M17070A10
$M18068A11
第三章实验过程屏幕截图
调试部分截图3.1.
图5数据通路
3.2调试整体图
图6实验操作界面
3.3运行结果
图7运行结果
第四章设计总结
4.1每条机器指令的微程序(十六进制格式)
IN:
01Q:
01ED82H
02Q:
00C048H
10Q:
01ED92H
ADD:
11Q:
01ED94H
03Q:
00E004H
04Q:
00B005H
05Q:
01A206H
06Q:
959A01H
01ED82HSTA:
01ED87H
00E00DH
028201H
OUT:
01ED8EH
00E00FH
00A015H
070A01H
JMP:
01ED96H
00D181H
4.2设计体会
本次课程设计要求我们设计一台微程序控制的模型机,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),设计的目的是让我们增加自己的动手能
力,真正的达到理论与实际的结合。
本次实验大体上分为两步。
首先,是连接电路。
其次,装载课程
设计指导书上设计的程序并测试运行,通过观察运行情况和数据在总线上的流动,了解各功能部件的
工作原理和工作机制以及流程图各指令的含义,并装载运行、检验运行结果。
这学期的学习后,让我对计算机的组成有了一个初步的认识,它的内部有很多的奥妙,理论性很
强的。
在这次课程设计中,我在实验设计中结合理论学了不少东西。
因为课程设计是要求将以前在课
堂上学的理论知识运用到实际的设计当中去,所以在设计过程中,我碰到各种各样的问题。
为了解决
这些问题,我仔细认真的去翻阅自己以前学过但是以为已经了解熟悉的东西。
这在无形中帮助我加深
对所学知识的了解及运用能力,并且让我明白什么地方是我们真正需要去关注的。
而且这样我对课本
以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解。
.
课程设计需要我不但通过翻阅复习以前学过的知识而且需要查阅更多的相关信息。
通过这次课程
设计,我更进一步了解了计算机的组成,尤其对运算器、存储器和微程序控制器,有了非常透彻的认
识。
并且对线路的连接与模型机的各个硬件的结构,以及微程序微指令的一些编制与设计有了一定的
了解。
从一种微观的角度更加了解计算机模型机,这样我对于计算机的了解更加深入。
对于计算机的
工作原理也有部分更深入的认识。
还体会到了实践动手和合作的重要性,以及做事要有计划和顺序.
这次通过实验的方法来学习计算机原理这门课程,感觉受益匪浅。
开始看计算机原理,觉得很多
东西匪夷所思,不可理解,更不用提这次试验了。
很多原理性的东西如果不是真正和硬件结合起来,
只限于纸上谈兵,或者只作些简单的照搬模式的小实验,那么事隔一段时间,恐怕很难有什么知识能
在头脑中留下什么印象。
完成这次研制工作后,我们对很多原理有了更加感性化的认识,并且体会到
了手工设计的艰辛,锻炼了动手能力和严谨求实的科学作风。
实验使我们对这门课的兴趣增加了,希
望能有时间做一些更加深入的探索和研究。
通过本次课程设计,真正的发现理论与实际结合得重要性,有时并不是理论知识学得好动手能力
就会高,当真正动起手来发现自己需要学得知识还是很多的,在以后的学习中,自己一定要加强理论
与实际的结合,让自己达到新型社会需要人才的标准。
设计过程中质疑(或答辩)记载:
实验过程中遇到的问题有哪些?
如何解决?
1.
端口一直显示。
重新检查线路,发现是因为线接反了,将错误的00PC
线路改正。
2.为什么返回01的地址?
返回的地址这是因为一条指令已经执行完毕,转入公操作。
即所CPU01
开始进行的一些操作,如对外围设备请求的处理(如中断处理、通道CPU
处理等)。
如果没有外设要求,就一定转入“取指令”操作,开始运CPU
行下一条指令。
实际得分评分项目序号分数学习态度认真、遵守纪律110
设计分析合理性102
设计方案正确性、可行性320
设计结果正确性304
设计报告的规范性510
实践环节的独立性与主动性610
等级/总得分8指导教师签名9.
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- 计算机 组成 原理 模型 设计 实现