基本模型机的运算器逻辑框图设计.docx
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基本模型机的运算器逻辑框图设计
基本模型机的运算器逻辑框图设计
1.课程设计目的
掌握计算机各功能模块的工作原理和相互关系,建立计算机的整机概念
2.课程设计设备
TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一台,排线若干
3.课程设计内容
3.1课程设计原理
课程设计采用五条机器指令:
IN,ADD,STA,OUT,JMP
3.1.1开关SWA和SWB勺定义和数据通路框图
SWA
SWB
控制台指令
0
0
读内存(KRD
0
1
写内存(KWE
1
1
启动程序(RP
3.1.2微指令格式
24
23
22
21
20
19
18
1?
16
151413
121110
$87
6
5
4
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S3
S2
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A
B
C
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W
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微程序流程图:
FC->AR
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3.1.3微指令二进制代码表
八进制
二进
J格
F式
十六进制格式
微地址
S3S2SiS)MCnWEA8
A
B
C
卩A5〜卩A0
微地址
微指令内容
00Q
000000011
000
000
100
010000
00H
018110H
01Q
000000011
110
110
110
000010
01H
01ED82H
02Q
000000001
100
000
001
001000
02H
00C048H:
03Q
000000001
110
000
000
000100
03H
00E004H
04Q
000000001
011
000
000
000101
04H
00B005H
05Q
000000011
010
001
000
000110
05H
01A206H:
06Q
100101011
001
101
000
000001
06H
959A01H
07Q
000000001
110
000
000
001101
07H
00E00DH
10Q
000000000
001
000
000
000001
08H
001001H1
11Q
000000011
110
110
110
000011
09H
01ED83H
12Q
000000011
110
110
110
000111
0AH
01ED87H
13Q
000000011
110
110
110
001110
0BH
01ED8EH:
14Q
000000011
110
110
110
010110
0CH
01ED96H
15Q
000000101
000
001
000
000001
0DH
028201H
16Q
000000001
110
000
000
001111
0EH
00E00FH:
17Q
000000001
010
000
000
010101
0FH
00A015H
20Q
000000011
110
110
110
010010
10H
01ED92H
21Q
000000011
110
110
110
010100
11H
01ED94H]
22Q
000000001
010
000
000
010111
12H
00A017H
23Q
000000011
000
000
000
000001
13H
018001H:
24Q
000000000
010
000
000
011000
14H
002018H1
25Q
000001110
000
101
000
000001
15H
070A10H
26Q
000000001
101
000
110
000001
16H
00D181H1
27Q
000001110
000
101
000
010000
17H
070A10H
30Q
000001101
000
101
000
010001
18H
068B11H
3.2实验步骤
3.2.1按下图接线
按微程序控制器实验的步骤输入并检验本页微指令代码表
322按下图连接线
3.2.3按如下步骤操作
(1微控器的编程开关拨至RUN,STEPSTEP,STORRUN
(2按KWES程写机器指令程序:
1CLR:
"1,
2SWB,SWS01
3按动START地址寄存器AR=010001(21Q)
4按动START,AR=010100(24Q)此时从数据开关置入要写入的机器指令
5按动START完成写入(写入一条机器指令)
6不断按动START当AR=010100(24Q时,从数据开关置入机器指令
(注意:
可以重复写入机器指令)
(3检查程序:
1CLR:
0^1
2SWB,SW置00
3按动START,地址寄存器AR=010000(20Q)
4按动START,地址寄存器AR=010010(22Q)
5按动START,地址寄存器AR=010111(27Q):
总线LED显示内存内容
6不断按动START当AR=010111(27Q时:
总线LED显示内存内容
(查看内存内容)
⑷运行目标程序:
微控器的编程开关拨至RUN,STEPSTEP,STWRUN
1CLR:
0^1
2SWB,SW置11
3每按动一次START键,就单步运行一条微指令
4请对照微程序流程图,观察微地址显示灯是否和流程一致
5运行一遍后,可检查存数单元0BH中的结果是否和理论值一致
4.课程设计总结
4.1.机器指令的微程序
机器指令程序序列:
地址
内
容助记符
说明
00000000
00000000
INR0
“INPUTDEVICE班号)”一R0
00000001
00010000
ADD[0AH],R0
R0+[0AH]—R0
00000010
00001010
00000011
00100000
STAR0,[0BH]
R0
—[0BH]
00000100
00001011
00000101
00110000
OUT[0BH]
[0BH]
—LED
00000110
00001011
00000111
01000000
JMP00H
00H
—PC
00001000
00000000
00001001
00001010
00000010
学号(04号同学)
00001011
求和结果(班号加学号)
1.将输入设备的内容存入寄存器R0
(1)控制台RP=11,微地址命令跳入操作23
(2)操作23无动作,跳入微地址01处指令执行程序。
(3)01-02-10判断跳转地址-10执行输入设备内容传入寄存器R0功能。
(4)跳转至地址01转入下条指令。
2.将寄存器0AH处的内容与R0的内容相加并存入R0寄存器。
(1)同1的(3)01-02-10后,判断跳转地址为11,
(2)微地址为03,将指定单元内容通过总线存入地址寄存器。
(3)微地址为04,将内存单元内容通过总线传入ALU的运算输入端
2
(4)微地址为05,将寄存器R0内容传给ALU运算输入端1
(5)将运算结果相加,存入R0中。
3.将R0寄存器的内容存入内存地址为0BH的单元。
⑴跳转地址判断为12,PC指向下一单元,即指令指定的存储单元
⑵要存储的地址通过总线存入地址寄存器。
⑶将R0内容送到地址寄存器指定的地址中。
4.将OBH单元的内容存入LED数码显像管。
⑴PC+1
⑵PC指向的内容单元的内容通过总线传递给地址寄存器。
⑶数据通过总线存入ALU寄存器1.
⑷ALU寄存器1的内容传入LED显示器。
5.跳转至1,无限循环。
⑴PC+1
⑵内存单元数据OOh通过总线传递给PC
4.2个人小结与体会
在实验过程中,首先应该仔细的对线路图进行了解,掌握大概的每个部件的位置和功能之后,以总线为核心,按照顺序连接线路。
对于微程序控制器,应该确认所有的微指令都输入正确,虽然有些耗时,但是对于后面的实验验错有很大的帮助,可以排除微程序控制器的问题。
在输入代码的时候,要注意没有指令的是跳过,而不是不输入,若是不输入则下个地址内存的内容会输入到这个内存中。
运算器数据通路框图如下:
运算器数据通路图
l.DtMtlO
mo
1I4JK2OT4OW*O
r
R7••■顾
74LS24S
---A0
实际芯片替代后通路图如下
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本科生课程设计成绩评定表
班级:
姓名:
学号:
序号
评分项目
满分
实得分
1
学习态度认真、遵守纪律
10
2
设计分析合理性
10
3
设计方案正确性、可行性、创造性
20
4
设计结果正确性
40
5
设计报告的规范性
10
6
设计验收
10
总得分/等级
评语:
注:
最终成绩以五级分制记。
优(90-100分)、良(80-89分)、中(70-79分)、
及格(60-69分)、60分以下为不及格
指导教师签名:
2011年月日
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- 基本 模型 运算器 逻辑 框图 设计