复杂模型计算机的设计任务书Word下载.docx
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2.设计要求:
(1)借助于TDN-CM++的内部可编程资源,运算器单元,控制存储器,微命令寄存器,地址转移逻辑,微地址寄存器,控制时序信号单元,寄存器组,总线,输入\输出单元等,用微程序的方式设计一台的模型计算机。
设计包括模型计算机组成的设计,指令系统的设计,并用汇编语言完成设计并调试成功。
(2)复杂模型机的设计要求(参考P107-115)
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、访问及转移指令和停机指令。
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。
设计2条访内指令,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)。
设计2条I/O指令,输入(IN)和输出(OUT)指令采用单字节指令。
设计停机指令1条用单字节表示。
(3)调试的程序
第一组
地址(H)内容(H)助记符说明
$P0044IN01R0INPUTdevice->
R0
$P0146IN01R2INPUTdevice->
R2
$P0298ADCR2R0R2+R0+CY->
$P0381MOVR0R1R0->
R1
$P04F5RLCR1R1R1右移一位
$P050CBZC000000->
PC
$P0600
第二组
$P0045IN01R1INPUTdevice->
R1
$P0100LDA0000R0(20)->
R0
$P0220
$P0386MOVR1R2R1->
$P04A8SBCR2R0R2-R0-CY->
$P05F5RLCR1R1R1右移一位
$P060CBZC000000->
$P0700
第三组
$P0046IN01R2INPUTdevice->
R2
$P0184MOVR2R0R2->
$P0244IN01R0INPUTdevice->
R0
$P0398ADCR2R0R2+R0+CY->
$P04E2COMR2NOTR2->
$P0506STA000AR2R2->
(0A)
$P060A
$P070CBZC000000->
$P0800
在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并进行适当的分析。
要求,同一小组的每个同学必须分析一条不同的机器指令的微程序的组成,说明组成该机器指令的每一条微指令的微命令(不同的控制信号的组成)。
第1组-第3组的要求修改一条微指令。
(4)按本任务书的要求,编写《课程设计报告》(Word文档格式)。
并用A4的复印纸打印并装订。
(5)在规定的时间内,请各班学习委员收齐课程设计报告在星期五交陈华光老师。
3.分组及安排
分4组,学号除以4取余数,余数为0的同学做带移位基本模型机1、余数为1的同学做复杂模型机1,余数为2的同学做复杂模型机2,余数为3的同学做复杂模型机3,每个组必须独立完成指定的题目,每个同学按要求独立完成课程设计报告。
4.成绩评定
程序设计方案是否合理;
程序设计是否正确;
调试结果;
设计说明书的质量高低;
答辩时回答问题情况;
课程设计周表现情况;
总评成绩记入“课程设计成绩评分表”。
二、进度安排
第1周-2周,具体安排如下:
星期
时间
班级
内容
地点
第1周
任务安排
E-510
接线
调试
系统调试实现
附:
课程设计报告装订顺序:
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件(A4大小的图纸及程序清单)。
正文总字数要求在5000字以上(不含源程序代码)。
(以下内容仅供参考,同学自己独立完成)
目录
一、课题的主要功能
二、总体设计方案
1、模型机的逻辑框图
2、用框图语言表示模型机的指令执行流程
三、数据格式和寻址方式的设计
1、数据格式
2、指令格式
四、指令和微程序的设计
五、线路连接图
六、微程序流程及说明
七、课程设计的收获及体会
八、参考资料
计算机科学与技术系课程设计评分表
一、课题的主要功能
二、总体设计方案
(1)复杂模型机的逻辑框图
以控制器为中心,首控制器从指令寄存器取得指令,编译指令,再输出微控制信号,控制ALU的运算,PC加一,并且从RAM中取出数据运算,运算后再把结果通过数据总线存到RAM,在指令寄存器读去下一条指令,依次循环。
图1复杂模型计算机逻辑框图
2、用框图语言表示模型机的指令执行流程(下图仅供参考,取自己用到的指令,取部分框图)
图2模型计算机逻辑框图
模型机规定采用定点补码表示法表示数据,且字长为8位,其格式如下:
7
6543210
符号
尾数
其中第7位为符号位,相对于十进制数值表示范围是:
-27X27-1。
2、模型机的寻址方式(只要写出你的系统设计中用到的即可)
操作数的寻址就是寻找形成操作数在主存中的地址的方法。
设指令格式如下:
形式地址(D):
指令地址字段中给出的地址。
有效地址(EA):
形式地址经过一定计算而得到的操作数的实际地址。
常用寻址方式如下:
(1)隐含寻址:
指令中不指出操作数的地址,而是隐含在累加器或堆栈等,由它们给出操作数。
(2)立即寻址:
指令的地址字段指出的不是操作数的地址,而是操作数本身。
即数据data=D。
(3)直接寻址:
操作数的地址直接在指令中给出,即操作数的有效地址为
EA=D。
(4)间接寻址:
指令的形成地址D在主存相应单元中的内容是操作数的地址,即操作数的有效地址为
EA=(D)。
(5)寄存器寻址:
指令中给出的是寄存器号R,操作数就是寄存器中的内容,即data=(R)。
(6)寄存器间接寻址:
指令中给出的是寄存器号R,而操作数的地址就是寄存器中的内容,
即EA=(R)。
(7)相对寻址:
操作数地址为程序计数器PC中的内容与指令中给出的地址偏移量D之和,位移量D通常以补码形式给出,可正可负。
即EA=(PC)+D。
(8)基址寻址:
操作数地址为基址寄存器中的内容与指令中给出的地址偏移量D之和,即EA=(R)基址+D
(9)变址寻址:
操作数地址为变址寄存器中的内容与指令中给出的地址偏移量D之和,
3、指令格式(p107-115)
由于本模型机机器字长只有8位二进制长度,故使用单字长指令和双字长指令。
根据要求,设计该模型机能执行的不同指令,例指令格式及功能如下:
(1)算术逻辑运算指令
9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表7.2-1。
算术逻辑运算指令用单字节表示,寻址方式采用寄存器直接寻址,其格式如下:
7654
32
10
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:
Rs或rd
选定的寄存器
00
01
10
(2)访问指令及转移指令
模型机设计2条访内指令,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),指令格式为:
76
54
32
10
M
RD
D
其中,OP-CODE为操作码,rd为目的寄存器地址(LDA、STA指令使用)。
D为位移量(正负均可),M为寻址模式,其定义如下:
寻址模式M
有效地址E
说明
00
01
10
11
E=D
E=(D)
E=(RI)+D
E=(PC)+D
直接寻址
间接寻址
RI变址寻址
相对寻址
(3)I/O指令
输入(IN)和输出(OUT)指令采用单字节指令,其格式如下:
其中,addr=01时,选中“INPUTDEVICE”中的开关组作为输入设备,addr=10时,选中“OUTPUTDEVICE”中的数码块作为输出设备。
(4)停机指令
指令格式如下:
HALT指令,用于实现停机操作。
四、指令和和微程序的设计
(1).指令系统
本模型机共有16条基本指令,其中算术逻辑指令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1条。
表X列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
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,表X即为将图X微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。
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,见下表X。
24
23
22
21
20
19
18
17
16
151413
121110
987
6
5
4
3
2
1
S3
S2
S1
S0
Cn
WE
A9
A8
A
B
C
μA5
要求,同一小组的每个同学必须截取不同的机器指令的微程序流程图,主要是与四中分析的一致!
[1]陈华光.计算机组成原理[M].北京:
机械工业出版社,2004
[2]杨小龙.计算机组成原理与系统结构实验教程[M],西安:
西安电子科技大学出版社,2004
计算机科学与技术系课程设计评分表
课题名称:
复杂模型计算机的设计
项目
评价
设计方案的合理性与创造性
设计与调试结果
设计说明书的质量
答辩陈述与回答问题情况
课程设计周表现情况
综合成绩
教师签名:
日期:
(注:
1.此页附在课程设计报告之后;
2.综合成绩按优、良、中、及格和不及格五级评定。
)
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- 复杂 模型 计算机 设计 任务书
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