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1.掌握CISC微控制器功能与微指令格式 2.设计五条机器指令,并编写对应的微程序 3.在TDN-CM+教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果
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2010 年 元 月 8
日
课程设计任务书
设计题目: 基本模型机的存储器逻辑框图设计
设计目的
1. 巩固和加深所学的硬件系统知识;
2. 学习和掌握硬件系统的设计方法;
3.掌握计算机各模块的原理和相互关系,建立计算机整机概念
4. 利用基本模型机的构建与调试,完整地建立计算机硬件的整机模型,
掌握 CPU 的基本结构和控制流程,掌握指令执行的基本过程。
设计任务 (在规定的时间内完成下列任务)
1.掌握 CISC 微控制器功能与微指令格式
2.设计五条机器指令,并编写对应的微程序
3.在 TDN-CM
+
教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果
时间安排
1.第 18 周周 1 上午(元月 04 日):全体集中讲解课程设计原理与方法
2.第 18 周周 1~5(元月 3~8 日):分班调试,撰写设计报告
具体要求
1.元月 04 日:熟悉任务,掌握设备操作
2.元月 05 日:完成模型机的实验线路连接
3.元月 06 日:调试模型机,记录实验结果
4.元月 07 日:拟定课程设计报告大纲
5.元月 08 日:撰写并打印课程设计报告
武汉理工大学华夏学院《计算机组成原理》课程设计
指导教师签名: 2010 年元月 08 日
教研室主任签名: 2011 年元月 15 日
基本模型机的存储器逻辑框图设计
1、设计目的
巩固和加深所学的硬件系统知识; 学习和掌握硬件系统的设计方法。掌握计
算机各模块的原理和相互关系,建立计算机整机概念。 利用基本模型机的构建与
调试,完整地建立计算机硬件的整机模型,掌握 CPU 的基本结构和控制流程,
掌握指令执行的基本过程。掌握计算机功能模块的原理和关系,建立计算机整机
概念。在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统,构造一台基
本模型计算机。 为其定义五条机器指令,并编写相应的微程序,具体上机调试
掌握整机概念
2、设计仪器
TDN-CM 组成原理实验系统,排线若干和 PC 微机一台。
3、设计原理
部件实验过程中,个部件单元的控制信号是人为模拟产生的,而本次设
计将在微程序控制下自动产生各个部件单元控制信号,实现特定指令的功能。
这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成,CPU 从内存中取出一
条机器指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条
机器指令对应一段微程序。
根据以上要求,可设计数据通路框图,本实验采用五条机器指令: IN(输
入),ADD(二进制加法),STA(存数),OUT(输出),JMP(无条件转移)。
其指令格式如下(前 4 位为操作码):
助记符 机器指令码 说明
IN 00000000 “INPUT DEVICE”中的开关状态 → R0
ADD addr 0001 0000 ×××××××× R0+[addr] → R0
STA addr 0010 0000 ×××××××× R0 → [addr]
OUT addr 0011 0000 ×××××××× [addr] → LED
JMP addr 0100 0000 ×××××××× addr → PC
其中::IN 为单字长(8 位),其余为双字长指令,××××××××为 addr 对应的二进
制地址码。
为了向 RAM 中装入程序和数据,检查写入是否正确,并能启动程序执行,还
必须设计三个控制台操作微程序。
* 存储器读操作(KRD):拨动总清开关 CLR 后,控制台开关 SWB、SWA 为“0
2
武汉理工大学华夏学院《计算机组成原理》课程设计
0”时,按 START 微动开关,可对 RAM 连续手动读操作。
* 存储器写操作(KWE):拨动总清开关 CLR 后,控制台开关 SWB、SWA 置
为“0 1”时,按 START 微动开关可对 RAM 进行连续手动写入。
* 启动程序:拨动总清开关 CLR 后,控制台开关 SWB、SWA 置为“1 1”时,
按 START 微动开关,即可转入到第 01 号“取址”微指令,启动程序运行。
上述三条控制台指令用两个开关 SWB,SWA 的状态来设置,其定义如下表所示。
控制台的开关设置
SWB SWA
控制台指令
0
0
1
0
1
1
读内存(KRD)
写内存(KWE)
启动程序(RP)
根据以上要求,可设计数据通路框图,如下图所示。
当全部微程序设计完毕后,将每条微指令代码化。
3.1 微指令定义
24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 A B C uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0
3.2 数据通路框图
3
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