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计算机组成原理课程设计复杂模型机设计

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25页

该设计要求学生根据计算机组成原理课程所学知识，设计、开发一套简单的模型计算机。

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复杂模型机的设计与实现

摘要

“计算机组成原理”是计算机专业和网络工程专业的重要专业基础课，“计算机组成

原理课程设计”是理解和巩固计算机组成的基本理论、原理和方法的重要实践环节。

本课程的目的是通过课程设计，使学生对所学习过的计算机组成原理课程内容加

以理解和巩固。通过实验使学生掌握计算机由哪些部件所组成，各部件间又是如何进

行协调工作的。

关键词：指令；复杂模型机；设计

复杂模型机的设计与实现

1 引言 … … … … … … … … … ..……………………………….………………………….1

1.1 课程设计目的…………………………………………………………………………1

1.2 设计要求 … … … … … … … … ..………………………………………………1

2 数据格式以及指令格式……………………..…………………………………………...3

2.1 数据格式…..………………..…………………………………………………………3

2.2 指令格式 … … ...……………………………………………………………3

2.3 指令系统 … … … ..…………………..…………………………………4

3 实验步骤 … … … … … … … … … … … … … .………………..………..................12

4 系统测试 ………………………………………………………………………………...14

5 结束语 ………………………………………………………………………………...19

致谢…………………………………………………………………………………….……..20

参考文献………………………………………………………………………………….…..21

复杂模型机的设计与实现

1 引言

本课程设计是《计算机组成原理》课程结束以后开设的大型实践性教学环节。通过

本课程设计，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，特别是对微程

序控制器的理解，进一步巩固所学的理论知识，并提高运用所学知识分析和解决实际

问题的能力；锻炼计算机硬件的设计能力、调试能力；培养严谨的科学实验作风和良

好的工程素质，为今后的工作打下基础。

1.1 课程设计目的

综合运用所学计算机原理实验知识，设计并实现较为完整的计算机。

1.2 设计要求

（1）确定设计目标

参考实验指导书上复杂模型机设计的过程，运用其微指令格式，独立设计指令系统。

并用该指令系统中的指令编一完成简单运算的程序（有数据输入和输出的）。并进行

调试运行。

（2）确定指令系统

确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址

方式。

（3）总体结构与数据通路

总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。在此基础上，就

可以拟出各种信息传送路径，以及实现这些传送所需要的微命令。

对于部件设置，比如要确定运算器部件采用什么结构，控制器采用微程序控制。

综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求，设计合理的数据通路结构，

采用何种方案的内总线及外总线。数据通路不同，执行指令所需要的操作就不同，计

算机的结构也就不一样。

复杂模型机的设计与实现

（4）设计指令执行流程

数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。

根据指令的复杂程度，每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机，

根据总线结构，需考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中，哪些微操作不能安排

在同一条微指令中。

（5）确定微程序地址

根据后续微地址的形成方法，确定每条微程序地址及分支转移地址。

（6）根据微指令格式，将微程序流程中的所有微指令代码化，转化成相应的二进

制代码，写入到控制存储器中的相应单元中。

（7）组装、调试

在总调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有各功能模块工作正常后，才

能保证整机的运行正确。

当所有功能模块都调试正常后，进入总调试。连接所有模块，用单步微指令方式执

行机器指令的微程序流程图，当全部微程序流程图检查完后，若运行结果正确，则在

内存中装入一段机器指令，进行其他的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证。

复杂模型机的设计与实现

2 数据格式以及指令格式

2.1 数据格式

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 6 5 4 3 2 1

符号尾数

2.2 指令格式

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、访问存储

器及转移指令和停机指令。

(A) 算术逻辑指令

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，其格式

如下：

D7 D6 D5

D3 D2 D1 D0

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：

选中的寄存器（Rs 或

Rd）

R0 R

寄存器的编码

00 0

(B) 访存指令及转移指令

模型机设计 2 条访问指令，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)。其格式如下：

D3 D2 D1

D7····D

OP- M OP- Rd D

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yx30379797

2012-03-15

还以为有源代码怎么没有啊？
shang741815151

2013-03-05

没有源代码呀

chendongde

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