计算机组成原理课程设计报告.docx
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计算机组成原理课程设计报告
课程设计报告
课程名称:
计算机组成原理
题目名称:
复杂模型机的设计与实现
专业名称:
计算机科学
班级:
2012240202
学号:
201224020218
学生姓名:
李佩霖
同组人:
聂铭
指导老师:
单博炜
完成时间:
2014年12月29日至2014年12月31日
第一章课程设计概述
1.1课程设计的教学目的
1.2课程设计任务和基本要求
第二章规定项目的实验验证
2.1任务分析以及解决方案
2.2设计原理
第三章指定应用项目的设计实现
第四章收获和体会
第一章课程设计概述
1.1课程设计的教学目的
综合运用所学计算机组成原理知识,设计并实现较为完整的计算机。
1.2课程设计任务和基本要求
在模型机上实现如下运算:
从IN单元读入一个数据,根据读入数据的低四位值X,求对应X值的1+2+3+···的整数序列的累加和,X为序列的长度。
要求使用实验机上的复杂模型机设计实验上的数据格式和指令格式、数据通路、微程序流程图设计微程序,并通过手动和联机输入完成实验验证。
第2章规定项目的实验验证
2.1任务分析以及解决方案
考虑到实验任务为计算数的序列的累加和,所以实验过程应该为:
1.学习并掌握微指令的结构以及运算方式。
2根据实验机数据通路的原理框图在实验机上连接线路。
3手动和联机向实验机打入微程序,运行并验证。
2.2设计原理
如图1为模型机数据通路原理框图,图2为微程序流程图。
图1
图2
关于数据格式,模型机规定采用定点补码表示法表示数据,数据字长为8位,8位全部用来表示数据。
关于指令格式,模型机设计3大指令共15条,其中包括运算类指令、控制转移类指令、数据传送类指令。
运算类指令包含3种,算术运算、逻辑运算、一位运算,设计有6条运算类指令,分别为:
ADD、AND、INC、SUB、OR、RR,所有运算类指令均为单字节指令,寻址方式采用寄存器直接寻址。
控制转移类指令有3条,分别为:
HLT、JMP、BZC。
数据传送类指令有:
IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA。
所有单字节指令(ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT和MOV)指令格式如图2所示。
图2
其中,OP-CODE为操作码,RS为源寄存器,RD为目的寄存器,规定如图3所示。
图3
IN和OUT指令格式如图4所示:
图4
其中括号中的1表示指令的第一字节,2表示指令的第二字节,OP-CODE为操作码,RS为源寄存器,RD为目的寄存器,P为I/O端口号,占用一个字节。
LDI指令格式如图5所示:
图5
LAD、STA、JMP和BZC指令格式如图6所示:
图6
其中M为寻址模式,如图7所示,以R2作为变址寄存器RI。
图7
如下为微指令源程序:
$P0020;START:
INR0,00H从IN单元读入计数初值
$P0100
$P0261;LDIR1,0FH立即数0FH送R1
$P030F
$P0414;ANDR0,R1得到R0低四位
$P0561;LDIR1,00H装入和初值00H
$P0600
$P07F0;BZCRESULT计数值为0则跳转
$P0816
$P0962;LDIR2,60H读入数据始地址
$P0A60
$P0BCB;LOOP:
LADR3,[RI],00H从MEM读入数据送R3,变址寻址,偏移量为00H
$P0C00
$P0D0D;ADDR1,R3累加求和
$P0E72;INCRI变址寄存加1,指向下一数据
$P0F63;LDIR3,01H装入比较值
$P1001
$P118C;SUBR0,R3
$P12F0;BZCRESULT相减为0,表示求和完毕
$P1316
$P14E0;JMPLOOP未完则继续
$P150B
$P16D1;RESULT:
STA70H,R1和存于MEM的70H单元
$P1770
$P1834;OUT40H,R1和在OUT单元显示
$P1940
$P1AE0;JMPSTART跳转至START
$P1B00
$P1C50;HLT停机
$P6001;数据
$P6102
$P6203
$P6304
$P6405
$P6506
$P6607
$P6708
$P6809
$P690a
$P6A0b
$P6B0c
$P6C0d
$P6D0e
$P6E0f
;//*****EndOfMainMemoryData*****//
;//**StartOfMicroControllerData**//
$M00000001;NOP
$M01006D43;PC->AR,PC加1
$M03107070;MEM->IR,P<1>
$M04002405;RS->B
$M0504B201;A加B->RD
$M06002407;RS->B
$M07013201;A与B->RD
$M08106009;MEM->AR
$M09183001;IO->RD
$M0A106010;MEM->AR
$M0B000001;NOP
$M0C103001;MEM->RD
$M0D200601;RD->MEM
$M0E005341;A->PC
$M0F0000CB;NOP,P<3>
$M10280401;RS->IO
$M11103001;MEM->RD
$M1206B201;A加1->RD
$M13002414;RS->B
$M1405B201;A减B->RD
$M15002416;RS->B
$M1601B201;A或B->RD
$M17002418;RS->B
$M1802B201;A右环移->RD
$M1B005341;A->PC
$M1C10101D;MEM->A
$M1D10608C;MEM->AR,P<2>
$M1E10601F;MEM->AR
$M1F101020;MEM->A
$M2010608C;MEM->AR,P<2>
$M28101029;MEM->A
$M2900282A;RI->B
$M2A04E22B;A加B->AR
$M2B04928C;A加B->A,P<2>
$M2C10102D;MEM->A
$M2D002C2E;PC->B
$M2E04E22F;A加B->AR
$M2F04928C;A加B->A,P<2>
$M30001604;RD->A
$M31001606;RD->A
$M32006D48;PC->AR,PC加1
$M33006D4A;PC->AR,PC加1
$M34003401;RS->RD
$M35000035;NOP
$M36006D51;PC->AR,PC加1
$M37001612;RD->A
$M38001613;RD->A
$M39001615;RD->A
$M3A001617;RD->A
$M3B000001;NOP
$M3C006D5C;PC->AR,PC加1
$M3D006D5E;PC->AR,PC加1
$M3E006D68;PC->AR,PC加1
$M3F006D6C;PC->AR,PC加1
;//**EndOfMicroControllerData**//
第三章指定应用项目的设计实现
在实验机上的电路接线图如图8所示:
图8
第4章收获和体会
图9是连线图。
图9
图10是上机调试、运行程序的状态分析截图。
图10
注意到上图中,输入模块“IN”的数据为“07”,则计算的结果为1+2+3+4+5+6+7=28,以十六进制表示为1C,这与上图中输出模块“OUT”的数据“1C”相符。
收获与体会:
一周的课程设计结束了。
这次课程设计,不仅检验了我所学习的知识,也让我学会了如何去把握一件事情、如何去做一件事情和如何完成一件事情。
在此次课程设计中,我和组员齐心协力完成了课设,加深了对复杂模型机的工作原理的理解,对微指令的设计、微指令与汇编代码之间的关系也有了进一步的认识。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,这是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不可少的过程.“千里之行始于足下”,通过本次课程设计,我深深地体会到了这句名言的真正含义.今天,认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开一步,就是为了明天能稳健地在社会大潮中奔跑而打下坚实的基础。
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