计算机组成原理课程设计要求.docx
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计算机组成原理课程设计要求
计算机组成原理课程设计
1.设计题目:
一台模型计算机的设计(与调试)
2.具体内容:
(1).数据格式
(2).指令系统
(3).数据通路(4).时序系统
(5).微指令格式(6).微程序控制器
(7).微程序流程图(8).微程序代码表
3.设计方法
(1)数据格式
字长:
如8位
格式:
如定点数,可以是定点整数或定点小数。
7
60
符号
数据
其中:
第7位为符号位,数值表示范围是:
定点小数:
-1≤X<1。
定点整数:
-128≤X<127。
(2).指令系统
指令的类型:
按功能分可以有:
算术逻辑运算、数据存取(访存)、程序控制、输入输出
按存取方式可以分:
RR型、RS型
指令的格式
指令长度:
单字节、双字节
操作码格式:
如固定长度(4位)
操作数的位数:
包括源寄存器Rs和目的寄存器Rd的表示
数据字节的含义:
地址和数据的表示
指令编码:
如果按固定操作码4位长度进行设计,则模型机可设计共十六条指令具体编码如下:
1 算术逻辑运算指令
可设计9条算术逻辑运算类指令并用单字节表示,寻址方式采用寄存器寻址,指令为RR型,其格式如下:
74
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
要合理设计9条算术逻辑指令的名称、功能和具体编码。
②访内指令及转移指令
2条访问指令:
存数(STA)、取数(LDA)
2条转移指令:
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
00
M
OP-CODE
Rd/Rs
D
其中:
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
0 0
0 1
1 0
1 1
E=D
E=(D)
E=(R2)+D
E=(PC)+D
直接寻址
间接寻址
R2变址寻址
相对寻址
③输入输出指令
格式如下:
74
32
10
OP-CODE
addr
Rd
其中,addr=01时,选中“INPUTDEVICE”中的开关组作为入设备,addr=10时,选中“OUTPUTDEVICE”中的发光二极管或七段LED数码块作为输出设备。
④停机指令
格式如下:
74
32
10
OP-CODE
00
00
这类指令只有一条,即停机指令HALT
注1:
供参考的指令系统之一
序号
汇编指令
机器代码格式
功能说明
1
CLRRd
011100Rd
0→Rd
2
MOVRs,Rd
1000RsRd
Rs→Rd
3
ADCRs,Rd
1001RsRd
Rs+Rd+Cy→Rd
4
ABCRs,Rd
1010RsRd
Rs-Rd-Cy→Rd
5
INCRd
1011RsRd
Rd+1→Rd
6
ANDRs,Rd
1100RsRd
Rs∧Rd→Rd
7
COMRd
110100Rd
/Rd→Rd
8
DECRd
111000Rd
Rd-1→Rd
9
ORRs,Rd
111100Rd
Rs∨Rd→Rd
10
LDAM,D,Rd
00M00Rd,D
E→Rd
11
STAM,D,Rd
00M01Rd,D
Rd→E
12
JMPM,D
00M1000,D
E→PC
13
BZCM,D
00M1100,D
当Cy=1或Z=1时,E→PC
14
INaddr,Rd
010010Rd
(Addr)→Rd
15
OUTaddr,Rd
010100Rd
Rd→(Addr)
16
HALT
01100000
停机
注2:
供参考的指令系统之二
序号
汇编指令
机器代码格式
功能说明
1
CLRRd
011100Rd
0→Rd
2
MOVRd,Rs
1000RsRd
Rs→Rd
3
ADCRd,Rs
1001RsRd
Rs+Rd+Cy→Rd
4
ABCRd,Rs
1010RsRd
Rs-Rd-Cy→Rd
5
INCRd
1011RsRd
Rd+1→Rd
6
ANDRd,Rs
1100RsRd
Rs∧Rd→Rd
7
COMRd
110100Rd
/Rd→Rd
8
RRCRd,Rs
111000Rd
Rs带进位右移一位→Rd
9
RLCRd,Rs
111100Rd
Rs带进位左移一位→Rd
10
LDAM,D,Rd
00M00Rd,D
E→Rd
11
STAM,D,Rd
00M01Rd,D
Rd→E
12
JMPM,D
00M1000,D
E→PC
13
BZCM,D
00M1100,D
当Cy=1或Z=1时,E→PC
14
INaddr,Rd
010010Rd
(Addr)→Rd
15
OUTaddr,Rd
010100Rd
Rd→(Addr)
16
HALT
01100000
停机
(3)供参考的数据通路框图之一
注意:
设计者必须画出详细的具体原理图,包括芯片型号和具体电路
(3)供参考数据通路框图之二
注意;设计者必须画出详细的具体原理图,包括芯片型号和具体电路
(4)供参考的时序系统图
注意:
设计者必须画出详细的具体原理图,包括芯片型号和具体电路
相应的时序波形图
相应的起停控制电路图
注意:
设计者必须画出详细的具体原理图,包括芯片型号和具体电路
(5)供参考的微指令格式
(6)供参考的微程序控制器框图
注意:
设计者必须画出详细的具体原理图,包括芯片型号和具体电路
供参考的地址转移逻辑图之一——按操作码实现的16路转移
(7)供参考的微程序流程图之一
供参考的微程序流程图之二
(8)供参考的微程序代码表
注意事项:
(1)指令数不少于8条,尽可能具备多种类型和多种格式;
(2)所有图形一律用铅笔按标准用工具手工绘制;
(3)设计报告除具体内容的八项外,还应包括各环节的设计说明和体会(一律用手工书写);
(4)设计报告用统一的实验报告本上交指导老师。
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- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机 组成 原理 课程设计 要求