復(fù)雜模型機(組成原理)課程設(shè)計

1、<p>　　課 題: 復(fù)雜模型機設(shè)計 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、 課程設(shè)計目的和意義1</p><p><b>　　1.數(shù)據(jù)格式2</b></p><p><b>　　2.指令格式2</b></p

2、><p><b>　　3.指令系統(tǒng)3</b></p><p><b>　　三、總體設(shè)計4</b></p><p><b>　　1.數(shù)據(jù)通圖4</b></p><p><b>　　2.時序系統(tǒng)圖4</b></p><p><

3、b>　　3.時序波形圖5</b></p><p>　　4.起?？刂齐娐穲D5</p><p><b>　　四、實驗步驟6</b></p><p>　　1.設(shè)計微程序流程圖6</p><p><b>　　2.微指令格式7</b></p><p>　　3

4、.微程序代碼表7</p><p><b>　　4.轉(zhuǎn)換格式8</b></p><p>　　5.微程序控制框圖9</p><p>　　6.微程序控制實現(xiàn)9</p><p>　　四、系統(tǒng)測試及實驗截圖11</p><p><b>　　五、總結(jié)14</b></p&

5、gt;<p><b>　　課程設(shè)計目的和意義</b></p><p>　　經(jīng)過一系列硬件課程如計算機原理的學(xué)習(xí)及相關(guān)實驗后，綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識解決實際設(shè)計和應(yīng)用問題，進(jìn)行一個綜合的系統(tǒng)的實驗。培養(yǎng)實際動手能力，進(jìn)一步提高硬件設(shè)計能力。培養(yǎng)實事求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。通過設(shè)計過程，熟悉和掌握微機系統(tǒng)的硬件設(shè)計方法、設(shè)計步驟，真正做到理論聯(lián)系實際，提高動手能力和分析問題、解決問

6、題的能力。</p><p>　　綜合運用所學(xué)計算機原理知識，設(shè)計并實現(xiàn)較為完整的計算機。</p><p>　　二、復(fù)雜模型機的設(shè)計與實現(xiàn)內(nèi)容</p><p><b>　　1.數(shù)據(jù)格式</b></p><p>　　模型機規(guī)定采用定點補碼表示法表示數(shù)據(jù)，且字長為8位，其格式如下：</p><p>　

7、　其中第7位為符號位，數(shù)值表示范圍是：－1≤X＜1。</p><p><b>　　2.指令格式</b></p><p>　　模型機設(shè)計四大類指令共十六條，其中包括算術(shù)邏輯指令、I/O指令、存數(shù)指令、取數(shù)指令、轉(zhuǎn)移指令和停機指令。</p><p><b>　　算術(shù)邏輯指令</b></p><p>　　

8、設(shè)計9條算術(shù)邏輯指令并用單字節(jié)表示，尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如下：</p><p>　　7 6 5 4 3 2 1 0 </p><p>　　其中，OP-CODE為操作碼，RS為源寄存器，RD為目的寄存器。 </p><p><b>　　訪問指令及轉(zhuǎn)移指令</b></

9、p><p>　　模型機設(shè)計2條訪問指令：即存數(shù)STA、取數(shù)LDA；2條轉(zhuǎn)移指令：即無條件轉(zhuǎn)移JMP、有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令BZC。指令格式為：</p><p>　　7 6 5 4 3 2 1 0 </p><p>　　其中，OP-CODE 為操作碼，RD為目的寄存器地址（LDA、STA 指令使用）。D為位移量（正負(fù)均

10、可），M為尋址模式，其定義如下：</p><p>　　本模型機規(guī)定變址RI指定為寄存器R2。</p><p><b>　　I / O指令</b></p><p>　　輸入IN和輸出OUT指令采用單字節(jié)指令，其格式如下：</p><p>　　7 6 5 4 3 2 1

11、 0 </p><p>　　其中，addr=01時，選中輸入數(shù)據(jù)開關(guān)組KD0～KD7作為輸入設(shè)備，addr=10時，選中2位數(shù)碼管作為輸出設(shè)備。</p><p>　　停機指令指令格式如下：</p><p>　　7 6 5 4 3 2 1 0</p><p>　　HALT指令，

12、用于實現(xiàn)停機操作。</p><p><b>　　3.指令系統(tǒng)</b></p><p>　　本模型機共有16條基本指令，其中算術(shù)邏輯指令7條，訪問內(nèi)存指令和程序控制指令4條，輸入輸出指令2條，其它指令1條。表2-1列出了各條指令的格式、匯編符號、指令功能。 </p><p><b>　　表2-1</b></p>

13、<p><b>　　三、總體設(shè)計</b></p><p><b>　　1.數(shù)據(jù)通圖</b></p><p>　　復(fù)雜模型機的數(shù)據(jù)通路框圖如圖3-1所示。根據(jù)復(fù)雜模型機的硬件電路設(shè)計機器指令，再根據(jù)機器指令要求，設(shè)計微程序流程圖及微程序，最后形成16進(jìn)制文件。</p><p><b>　　圖3-1<

14、;/b></p><p><b>　　2.時序系統(tǒng)圖</b></p><p>　　復(fù)雜模型機的時序系統(tǒng)圖如圖3-2所示。</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p><b>　　3.時序波形圖</b></p><p>　　復(fù)雜模型

15、機的時序波形圖如圖3-3所示。</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p><b>　　4.起停控制電路圖</b></p><p>　　復(fù)雜模型機的起?？刂齐娐穲D如圖3-4所示。</p><p><b>　　圖3-4</b></p><p&

16、gt;<b>　　四、實驗步驟</b></p><p>　　1. 設(shè)計微程序流程圖</p><p>　　本實驗?zāi)Ｐ蜋C機設(shè)計的微指令流程圖，如圖4-1所示。</p><p><b>　　圖4-1</b></p><p><b>　　2.微指令格式</b></p>&

17、lt;p>　　本實驗?zāi)Ｐ蜋C機設(shè)計的微指令格式，如表4-1所示。</p><p><b>　　表4-1</b></p><p>　　A字段 B字段 C字段</p><p><b>　　3.微程序代碼表</b></p>

18、<p>　　根據(jù)微程序流程圖和微指令格式設(shè)計微程序代碼表，如表4-2所示。</p><p><b>　　表4-2</b></p><p><b>　　4.轉(zhuǎn)換格式</b></p><p>　　根據(jù)微程序代碼表轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制的微程序。</p><p><b>　　微程序：<

19、/b></p><p>　　$M00018108$M0101ED82$M0200C050$M0300A004 $M0400E0A0$M0500E006$M0600A007$M0700E0A0 $M0801ED8A$M0901ED8C$M0A00A03B$M0B018001 $M0C00203C$M0D00A00E$M0E01B60F$M0F95EA25 $M1

20、001ED83$M1101ED85$M1201ED8D$M1301EDA6 $M14001001$M15030401$M16018001$M173D9A01 $M18019201$M1901A22A$M1A01B22C$M1B01A432 $M1C01A233$M1D01A436$M1E318237$M1F318239 $M20009001$M21028401$M2205DB81

21、$M230180E4 $M24018001$M2595AAA0$M2600A027$M2701BC28 $M2895EA29$M2995AAA0$M2A01</p><p><b>　　5.微程序控制框圖</b></p><p>　　本實驗?zāi)Ｐ蜋C機設(shè)計的微程序控制框圖，如圖4-2所示。</p><p><b>　

22、　圖4-2</b></p><p><b>　　6.微程序控制實現(xiàn)</b></p><p>　　本實驗?zāi)Ｐ蜋C機設(shè)計的微程序控制實現(xiàn)，如圖4-3所示。</p><p><b>　　圖4-3</b></p><p>　　四、系統(tǒng)測試及實驗截圖</p><p>　　設(shè)計

23、機器指令程序如下，對所設(shè)計的復(fù)雜模型機進(jìn)行測試，如表4-3所示。</p><p><b>　　表4-3</b></p><p>　　將機器指令編輯成十六進(jìn)制的格式如下：</p><p><b>　　程序： </b></p><p>　　$P0044$P0146$P0271 $P

24、0392</p><p>　　$P041C$P0522$P06E9$P0731</p><p>　　$P0823$P09B0$P0AA1$P0BF4</p><p>　　$P0C08$P0D0E$P0E81$P0FD2</p><p>　　$P10C2$P1125$P120A

25、$P1359</p><p>　　$P1460$P2206</p><p>　　連接線路后形成的數(shù)據(jù)通路圖，如圖4-4所示</p><p><b>　　圖4-4</b></p><p>　　使用相對尋址方式進(jìn)行取數(shù)操作，并將結(jié)果放到R1 中，實驗過程如圖4-5所示</p><p><

26、b>　　圖4-5</b></p><p>　　將R1和R0的值交換，如圖4-6所示</p><p><b>　　圖4-6</b></p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p>　　這次實驗是在我們?nèi)齻€組員的共同努力下完成的，通過這個課程的設(shè)計，我們不僅對以往學(xué)習(xí)的東

27、西有了更加深刻的了解和掌握，也體會到了一個團(tuán)隊相互幫助和合作的重要性。在實驗進(jìn)行過程中，也出現(xiàn)了一些問題，在輸入微程序和測試程序時比較費力，有時候一個指令的執(zhí)行錯誤就要從頭開始重新執(zhí)行。再一個就是找錯的時候需要非常的細(xì)心，各個方面的問題都要考慮到。比如說微程序本身有沒有錯，程序有沒有寫錯，格式是否正確，最后還有考慮到插線或者導(dǎo)線的問題。經(jīng)過這次試驗，我們深深的感到團(tuán)隊合作的重要，以及在困難面前冷靜思考的好處，也感謝牟老師的悉心指導(dǎo)，是我