计算机组成课设

1课程设计(论文)任务书软件 学院 软件软件+电子商务电子商务 专业 （09）2 班 一、课程设计(论文)题目 基本模型机设计与实现 二、课程设计(论文)工作自 2011 年 6 月 20 日起至 2011 年 6 月 24 日止。三、课程设计(论文) 地点: 计算机组成原理实验室 四、课程设计(论文)内容要求： 1课程设计的目的课程设计的目的通过课程设计的综合训练，在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步掌握整机概念。培养学生实际分析问题、解决问题和动手能力，最终目标是想通过课程设计的形式，帮助学生系统掌握该门课程的主要内容，更好地完成教学任务。2课程设计的任务及要求课程设计的任务及要求1）基本要求）基本要求（1）课程设计前必须根据课程设计题目认真查阅资料； （2）实验前准备好实验程序及调试时所需的输入数据；（3）实验独立认真完成；（4）对设计进行总结和讨论。2）课程设计论文编写要求）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格撰写打印课设论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、附录等（3）正文中要有问题描述、实验原理、实验步骤、调试过程与遇到问题的解决 方法、总结和讨论（4）课设论文装订按学校的统一要求完成3）课设考核）课设考核从以下几方面来考查：（1）出勤情况和课设态度； （2）设计任务的难易程度及饱满程度；（3）课设任务完成情况； （4）动手调试能力；（5）论文撰写的原理分析、设计思路以及论述的层次性、条理性、格式的规范 性。 4）参考文献）参考文献1 王爱英. 计算机组成与结构M. 北京：清华大学出版社, 2007.2 王爱英. 计算机组成与结构习题详解与实验指导M. 北京：清华大学出版社, 2007. 5）课程设计进度安排）课程设计进度安排内容内容 天数天数 地点地点构思及收集资料 1 图书馆实验与调试 3 计算机房撰写论文 1 图书馆6）任务及具体要求）任务及具体要求设计实现一个简单的模型机，该模型机包含若干条简单的计算机指令，其中至少包括 输入、输出指令，存储器读写指令，寄存器访问指令，运算指令，程序控制指令。学 生须根据要求自行设计出这些机器指令对应的微指令代码，并将其存放于控制存储器， 并利用机器指令设计一段简单机器指令程序。将实验设备通过串口连接计算机，通过 联机软件将机器指令程序和编写的微指令程序存入主存中，并运行此段程序，通过联 机软件显示和观察该段程序的运行，验证编写的指令和微指令的执行情况是否符合设计要求，并对程序运行结果的正、误分析其原因。学生签名： 2011 年 6 月 20 日 课程设计课程设计( (论文论文) )评审意见评审意见（1）任务难易及完成情况 ：优（ ） 、良（ ） 、中（ ） 、一般（ ） 、差（ ） ； （2）完成调试能力评价 ：优（ ） 、良（ ） 、中（ ） 、一般（ ） 、差（ ） ； （3）论文撰写水平评价 ：优（ ） 、良（ ） 、中（ ） 、一般（ ） 、差（ ） ；（4）论文格式规范性评价 ：优（ ） 、良（ ） 、中（ ） 、一般（ ） 、差（ ） ；（5）考勤和态度 ：优（ ） 、良（ ） 、中（ ） 、一般（ ） 、差（ ） ；评阅人： 职称： 讲师 12011 年 6 月 28 1目 录1 绪论.11.1 实验目的： .11.2 课设内容.11.3 预期结果： .11.4 实验意义： .12 设计原理.23 设计思路.53.1 二进制代码表设置 .53.2 机器指令程序： .63.3 线路连接图 .73.4 微程序流程及说明 .84 调试过程和分析.84.1 实验步骤：.84.2 实验分析：.105 实验结果.116 心得体会.137 参考文献.14张耕基本模型及设计与实现01 绪论绪论1.1 实验目的：实验目的：(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）通过课程设计期间的上机演练，在掌握部件单元电路实验的基础上，进一 步掌握整机概念。同时培养自己实际分析问题、解决问题和动手实践的能力， 最终掌握好该门课程的主要内容。1.2 课设内容课设内容：设计模型机并运行。1.3 预期结果：预期结果：在将机器指令对应的微代码写入 2816 后，进行检验，显示灯 MD24-MD1 的状态灯 所读出的微代码与写入的相同；写完程序后检验，在微地址显示灯为 “010111”时，显示灯的内容为相应地址中的机器指令内容。 单步运行程序时，微地址显示灯和微程序流程图 中的流程一致。运行结束后 存数单元（0B）的结果为1.4 实验意义：实验意义：模型机是进一步研究产品的基础，所以实验很意义，通过课设期间的上机实验让 自己在掌握部件单元的电路实验的基础上，能进一步将其组成系统构造成一台模 型计算机，同时也为提高自己分析问题、解决问题和实际动手能力，以及更多的 了解和掌握整机模型概念和用途。华东交通大学课程设计报告12 设计原理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，而本次实验将能在微 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。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一个微程序。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)：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 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，其定义如表 4 所示。表 4 控制台的开关设置SWBSWA控制台指令0 0 10 1 1读内存(KRD) 写内存(KWE) 启动程序(RP)微代码定义如下表：24232221201918171615 14 13S3S2S1S0MCnWEA9A8A12 11 109 8 7654321BCuA5uA4uA3uA2uA1uA0A 字段 B 字段 C 字段张耕基本模型及设计与实现2根据以上要求，可设计数据通路框图，如下：图系统涉及到的微程序流程如图 21 所示。当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别 测试字段为 P(1)测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此 P(1) 的测试结果出现多路分支。本机用指令寄存器的前 4 位(IR7 一 IR4)作为测试条 件，出现 5 路分支，占用 5 个固定微地址单元。 控制台操作为 P(4)测试，它以控制台开关 SWB，SWA 作为测试条件，出现了 3 路分支，占用 3 个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其他地方就可 以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。注意：微程序流程图上的单元地址 为 8 进制。华东交通大学课程设计报告3张耕基本模型及设计与实现43 设计思路设计思路3.1 二进制代码表设置二进制代码表设置当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，下表即为将将微程序流程图 按微指令格式化而成的“二进制代码表”微地址S3S2SS0MCNWE A9A8A BC UA5UA0 0 0 0000000110 0 00 0 01 0 00 1 0 0 0 00 10000000111 1 01 1 01 1 0 0 0 0 0 1 00 20000000011 0 00 0 00 0 10 0 1 0 0 00 3 0000000011 1 00 0 00 0 00 0 0 1 0 00 40000000010 1 10 0 00 0 00 0 0 1 0 10 50000000110 1 00 0 10 0 00 0 0 1 1 00 61001010110 0 11 0 10 0 00 0 0 0 0 10 70000000011 1 00 0 00 0 00 0 1 1 0 11 00000000000 0 10 0 00 0 00 0 0 0 0 11 10000000111 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 11 20000000111 1 01 1 01 1 00 0 0 1 1 11 30000000111 1 01 1 01 1 00 0 1 1 1 01 4 0000000111 1 01 1 01 1 00 1 0 1 1 01 5 0000001010 0 00 0 10 0 00 0 0 0 0 11 6000000011 1 00 0 00 0 00 0 1 1 1 11 7 0000000010 1 00 0 00 0 00 1 0 1 0 12