計算機硬件課程設計--復雜模型機設計報告

1、<p>　　硬 件 課 程 設 計</p><p><b>　　復雜模型機設計報告</b></p><p><b>　　實驗目的：</b></p><p>　　經(jīng)過一系列硬件課程的學習及相關實驗后，做一個綜合的系統(tǒng)性的設計，這在硬件方面是一個提高，進一步培養(yǎng)實踐能力。</p><p>&l

2、t;b>　　實驗內(nèi)容：</b></p><p>　　搭建一臺8位模型機，指令系統(tǒng)要求有10條 以上，其中包括運算類指令、傳送類指令、 控制轉移類指令、輸入輸出指令、停機指令等。</p><p><b>　　實驗思路：</b></p><p>　　1、確定設計目標：確定所設計計算機的功能和用途。</p><p

3、>　　2、確定指令系統(tǒng)：確定數(shù)據(jù)的表示格式、位數(shù)、指令的編碼、類型、需要設計哪些指令及使用的尋址方式。</p><p>　　3、確定總體結構與數(shù)據(jù)通路：總體結構設計包含確定各部件設置以及它們之間的數(shù)據(jù)通路結構，列出各種信息傳送路徑以及實現(xiàn)這些傳送所需要的微命令。</p><p>　　4、設計指令執(zhí)行流程：數(shù)據(jù)通路確定后，就可以設計指令系統(tǒng)中每條指令的執(zhí)行流程。根據(jù)指令的復雜程度。每條

4、指令所需要的機器周期數(shù)。對于微程序控制的計算機，根據(jù)總線結構，需要考慮哪些微操作可以安排在同一個微指令中。</p><p>　　5、確定微程序地址：根據(jù)后續(xù)微地址的形成方法，確定每條微程序地址及分支轉移地址。</p><p>　　6、根據(jù)微指令格式，將微程序流程中的所有微操作進行二進制代碼化，寫入到控制存儲器中的相應單元中。</p><p>　　7、組裝、調(diào)試：在總

5、裝調(diào)試前，先按功能模塊進行組裝和分調(diào)，因為只有功能模塊工作正常后，才能保證整機的運行正確。</p><p><b>　　實驗原理：</b></p><p>　　指令系統(tǒng)及指令格式：</p><p>　　指令系統(tǒng)包括：算術邏輯運算指令、訪存指令、控制轉移指令、I/O指令、停機指令。 </p><p><b

6、>　　一般指令格式：</b></p><p>　　指令系統(tǒng)如: ADD RS,RD MOV DATA,RD</p><p>　　MOV RS,[ADDR] JZ ADDR</p><p>　　IN RD HALT</p><p>

7、　　其中RS 、RD為R0、R1、R2中之一 ，DATA為立即數(shù)，ADDR為內(nèi)存地址。</p><p><b>　　微指令格式：</b></p><p>　　3．微程序地址入口的形成：</p><p>　　P（1）是用來譯碼指令寄存器的I7、I6、I5、I4 ,用于一般指令,微程序入口址為OP+10H</p><p>　

8、　P（2）是用來譯碼指令寄存器的I3、I2 ,用于不同尋址方式指令，入口地址轉OP+20H</p><p>　　P（3）是用來譯碼判斷標志位C、Z ,用于條件轉移指令,條件成立轉OP+30H,條件不成立轉OP+20H</p><p>　　P（4）是用來譯碼控制臺操作的SWB、SWA ,用于手動操作。</p><p>　　5．模型機數(shù)據(jù)通路：</p>&

9、lt;p>　　6．模型機組裝電路圖：</p><p>　　7．微程序裝載格式：</p><p>　　機器指令格式：$PXXXX</p><p>　　微指令格式： $MXXXXXXXX</p><p>　　把它們保存為 *.TXT 文件</p><p><b>　　實驗設計：</b><

10、/p><p><b>　　機器指令設計：</b></p><p>　　根據(jù)后面微指令的設計，我們定義了11條指令，它們分別對應相應編碼：</p><p>　　這我們設計的這些指令中MOV(直接尋址)，JMP imm和P(3)均為雙字節(jié)指令，其余都為單字節(jié)指令。</p><p>　　以下是我們設計的模型機機器指令：</p

11、><p><b>　　微指令的設計：</b></p><p><b>　　指令微操作流程圖：</b></p><p>　　3.最后指令裝載TXT文件：</p><p><b>　　$P0000</b></p><p><b>　　$P0120<

12、;/b></p><p><b>　　$P0211</b></p><p><b>　　$P0331</b></p><p><b>　　$P0441</b></p><p><b>　　$P0527</b></p><p>

13、<b>　　$P0651</b></p><p><b>　　$P0700</b></p><p><b>　　$P0871</b></p><p><b>　　$P0981</b></p><p><b>　　$P0A91</b>&

14、lt;/p><p><b>　　$P0B00</b></p><p><b>　　$P0C61</b></p><p><b>　　$P0D00</b></p><p>　　$M00018001</p><p>　　$M0101ED82</p>

15、<p>　　$M0200C050</p><p>　　$M10001001</p><p>　　$M12070201</p><p>　　$M1101A203</p><p>　　$M0301B404</p><p>　　$M04959A01</p><p>　　$M1301A205

16、</p><p>　　$M0501B406</p><p>　　$M06619A01</p><p>　　$M1401ED87</p><p>　　$M0700E008</p><p>　　$M08009001</p><p>　　$M1501E209</p><p>　

17、　$M09009001</p><p>　　$M1601EC0A</p><p>　　$M0A00D181</p><p>　　$M1701D381</p><p>　　$M1801A20B</p><p>　　$M0B01B40C</p><p>　　$M0C699A01</p>

18、<p>　　$M1901A20D</p><p>　　$M0D01B40E</p><p>　　$M0EE99A01</p><p>　　$M1A01ECE0</p><p>　　$M20018001</p><p>　　$M3000D181</p><p><b>　　實

19、驗步驟：</b></p><p>　　按照給定模型機組裝電路圖連接電路</p><p>　　連通實驗箱與PC機，打開CMP軟件，測試實驗箱是否正常</p><p>　　設計10條微指令，畫出其微操作流程圖，并翻譯所有微操作成指定格式</p><p>　　設計包含這11條微指令的機器指令程序，并翻譯成相應機器指令格式</p&g

20、t;<p>　　把設計好微指令和機器指令保存為TXT文件，然后裝載入CMP</p><p>　　打開復雜模型機，然后用單步機器指令運行程序并調(diào)試</p><p>　　檢查OUTPUT DEVICE LED 輸出結果是否正確，最后寫實驗報告</p><p><b>　　實驗總結及感想：</b></p><p>

21、;　　本次硬件課程設計我們要設計微程序控制的模型機，完成對計算機組成原理這么課程的綜合應用。雖說這次設計最后只需要一個設計好的微指令的txt文本，但是還是能從中學到一些東西。從設計指令，到設計詳細的微操作，設計初步完成后在編寫指令進行測試，不斷調(diào)試直到成功，整個過程在一開始不是很明確。有些書本上的基本知識出現(xiàn)混淆的現(xiàn)象，通過查書和詢問同學才明白和理解。到第二天上午的時候就把整個流程弄清楚了，下午就開始詳細設計微操作的指令流程，并完成10

22、條指令的編寫和測試工作。整個過程還是很順利完成的。</p><p>　　其實第一天上午老師把所以該注意的地方都給我們講了一遍，但有的還是遺忘了。所以在設計p(3)操作的時候碰到了問題。在置標志位的時候，要把C字段置為101,選擇AR。一些細節(jié)的問題要注意的。</p><p>　　整個實驗過程讓我們了解計算機的組成，基本原理和設計步驟，設計思路和調(diào)試步驟，最終能建立起一個模型機的概念。通過具