计算机组成原理课程设计-模型计算机的设计与实现.pdfVIP

目录

、设计目的1

2、设计内容2

3、设计要求2

4、数据格式与指令系统2

数据格式2

4.2指令系统3

5、设计原理与电路图3

5.1总的逻辑框图：3

5.2指令的具体分析4

6、微程序流程图、代码表5

6.1微程序流程图：5

6.2微指令分析5

7、系统调试情况6

8、参考文献6

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1.融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相

互联系的认识，加深计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。

2.学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和

调试的实践和经验。

2、设计内容

1.根据给定的数据格式和指令系统，设计一台微程序控制的模型计算机。

2.根据设计图，在QUARTUSII环境下仿真调试成功。

3.在调试成功的基础上，整理出设计图纸和相关文件，包括：

（1）总框图（数据通路图）；

（2）微程序控制器逻辑图；

（3）微程序流程图；

（4）微程序代码表；

（5）设计说明书及工作小结。

3、设计要求

（1）对指令系统中的各条指令进行分析，得出所需要的占领周期与操作序列，以便确定各器件

的类型和数量；

（2）设计总框图草图，进行各逻辑部件之间的互相连接，即初步确定数据通路，使得由指令系

统所要求的数据通路都能实现，并满足技术指标的要求；

（3）检查全部指令周期的操作序列，确定所需要的控制点和控制信号；

（4）检查所设计的数据通路，尽可能降低成本，简化线路，优化性能。

以上过程可以反复进行，以便得到一个较好的方案。

4、数据格式与指令系统

数据格式

数据字规定采用定点整数补码表示法，字长8位，其中最高位为符号

位，其格式如下：

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本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下：

IN指令为单字长（字长为8bits）指令，其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。

ADD指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器

的内容与内存中地址为A的数相加，结果存放在R0寄存器中。

STA指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器

中的内容存储到以第二个字为地址的内存单元中。

OUT指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将内存中以第

二个字为地址的内存单元中的数据读出到数据总线，显示之。

JMP指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是程序无条件转

移到第二个字指定的内存单元地址。

、设计原理与电路图

5.1总的逻辑框图：

通过这个逻辑框图，可以看出整个模型机的设计主要是微程序控制器，PC计数器，时序产生器

三个部分，然后再结合前面的设计好的控制器和存储器的部分，就可以设计好这个模型机的逻辑图。

微控制信号说明：

nROM_BUS：ROM数据输出到总线控制信号，低电平有效。

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nRAM_BUSRAM数据输出到总线控制信号，低电平有效。

：加、减法选择控制信号，为1做加法，为0做减法。

nSW_BUS：数据输入到总线控制信号，低电