计算机组成原理课程设计.doc

《计算机组成原理课程设计》是计算机科学领域中的一项基础实践环节，主要目的是让学生深入理解计算机系统内部的工作原理。在这个课程设计中，学生需要掌握微程序的设计方法，并利用调试工具进行微程序的运行与调试。 微程序设计是计算机硬件与软件之间的一层抽象，它定义了计算机指令在硬件级别如何被执行。在第一天的设计任务中，目标是熟悉微程序设计的基本步骤，包括如何设计微程序以及如何使用调试工具来运行和调试这些程序。这一过程中，学生需要连接实验设备，确保在安全的状态下进行操作，例如在断电状态下连接调试电缆。接着，通过FPGA配置数据下载，将CPU的微程序加载到FPGA中，这是实现微程序运行的基础。 在具体的操作中，以MOV指令为例，该指令涉及到不同寻址模式，如立即数寻址和寄存器寻址。对于MOV指令的微程序设计，需要编写取指令、取源操作数和取目的操作数的微程序。例如，取指令微程序负责从内存读取指令，取源操作数为立即数的微程序处理立即数形式的操作数，而取目的操作数为寄存器寻址的微程序则涉及将操作数加载到指定的寄存器中。 在MOV指令的微程序设计中，以"MOV #0001H, R1"为例，其机器码为0761 0001。首先将该指令转换为机器码，然后将其写入主存的特定地址。调试微程序时，学生需要使用调试软件逐条执行微指令，并观察执行结果。通过对微程序执行流程的分析，检查微指令的顺序是否符合预期，例如，一条典型的MOV指令可能涉及的微指令顺序可能是：001→002→003→004→00B→00F→016→006→018→007→031→02D→02E→000。如果执行顺序有误，需要检查微指令控制字段（如BM和NC）和相关寄存器（如IR和NA）的状态。 通过比较实际执行结果和理论预期，可以验证微程序的正确性。例如，当微地址为000B的微指令执行时，应完成PC的内容送入IB，IB的内容送入AR的操作。通过观察调试软件中的数据变化，可以确认这条微指令是否正确执行。如果R1的最终值不是预期的0001，那么需要进一步分析每条微指令，检查每个微命令对应的微操作是否按照预期进行了。 这个过程不仅锻炼了学生的动手能力，更使他们能深入理解计算机内部数据流动的过程，掌握计算机的工作原理。因此，数据分析是整个实验的关键，只有深入理解微程序的执行流程，才能真正把握计算机组成原理的精髓。 总结来说，《计算机组成原理课程设计》是一项综合性的实践任务，涵盖了微程序设计、调试、执行流程分析等多个重要环节。通过这样的设计，学生能够从底层理解计算机系统的运作，为后续的计算机科学学习打下坚实的基础。