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计算机组成原理课程设计---基本模型机的设计说明书
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2009-07-10
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z直接可以交的作品 本次课程设计通过设计一个复杂计算机模型的方案,微指令、微程序的设计实现计算机的基本功能、经过不断调试最终达到了设计要求,从而较为系统地掌握计算机中的运算器、寄存器、译码电路、存储器、和存储微指令等硬件组成的相关知识,实现知识融会贯通的目的。 关键词:计算机组成;微指令;微程序;控制存储器
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前 言
计算机组成原理作为计算机专业的必修基础课程,是一门工程性、技术性和实践性都
很强的课程。主要讲授单处理机系统的组成和工作原理,包括运算器、存储器、控制器和
输入输出系统。计算机组成原理课程设计是一次实践过程,通过此次课程设计可以提高我
们对所学计算机组成原理知识的理解,掌握计算机各功能部件的相关知识,同时可以提高
我们的实践动手能力。
本次课程设计根据计算机组成原理课程教学的重点和主要知识点及在课程教学开设的
基本实验基础上,以基本模型机的设计与实现为设计题目,通过 一次综合性的训练,将学
到的理论知识用于实际,进而得到巩固、加深和发展,完成工程设计的基本训练。
-i-
目 录
1.1 设计目的 1
1.2 设计任务 1
1.3 设计原理 1
1.4 实验设备与器材 2
节 I.01 模型机的逻辑结构 3
(a) 运算器...................................................................................................................................................4
(b) 存储系统...............................................................................................................................................5
(c) 指令系统...............................................................................................................................................5
(d) 微程序控制器.......................................................................................................................................7
(e) 输入输出模块.......................................................................................................................................9
节 I.02 模型机的数据通路 10
节 I.03 微程序设计流程 17
节 I.04 微指令格式设计 19
节 I.05 二进制微代码表设计 20
设计总结...................................................................................................................................................................25
参考文献...................................................................................................................................................................26
致 谢.........................................................................................................................................................................27
- ii -
摘 要
本次课程设计通过设计一个复杂计算机模型的方案,微指令、微程序的设计实现计算
机的基本功能、经过不断调试最终达到了设计要求,从而较为系统地掌握计算机中的运算
器、寄存器、译码电路、存储器、和存储微指令等硬件组成的相关知识,实现知识融会贯
通的目的。
关键词:计算机组成;微指令;微程序;控制存储器
- iii -
第1章 模型机设计概述
1.1 设计目的
(1)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。
(2)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。
(3)掌握微程序控制器的组成原理。
(4)掌握微程序的编写、写入,观察微程序的运行。
(5)通过课程设计,使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中,在实际操作
中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解,掌握微程序计算机中指令和微指令的编
码方法,深入理解机器指令在计算机中的运行过程。
1.2 设计任务
在基本模型机的设计中,存储器系统由我设计,微程序控制器由刘玖明设计,程序设
计部分由任成顺完成,运算器由孙力完成。
1.3 设计原理
部件实验过程中,各部件单元的控制信号是人为模拟产生的,而本次设计将能在微程
序控制下自动产生各部件单元控制信号,实现特定指令的功能。
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到
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与一
个微程序。
本设计采用 13 条机器指令:IN(输入)、ADD(二进制加法)、SUB(二进制减法)、
LDA(取数)、 STA( 存数 )、 OUT(输出)、 AND(逻辑 与)、JMP( 无条 件转 移)、
BZC(为零或有进位转移)、MOVE(数据传送)、CLR(位清零)、XOR(逻辑异或)、OR(逻辑
或)。
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“00”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 为“01”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“11”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。
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xyz200406
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