計(jì)算機(jī)硬件復(fù)雜模型機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　計(jì)算機(jī)硬件課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、程序設(shè)計(jì)………………………………………………………………………2</p><p>　　1、設(shè)計(jì)目的……

2、…………………………………………………………………………….2</p><p>　　2、設(shè)計(jì)內(nèi)容…………………………………………………………………………………...2</p><p>　　二、設(shè)計(jì)原理……………………………………………………………………..2</p><p>　　1、機(jī)器指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………….2</p&

3、gt;<p>　　2、微操作流程圖設(shè)計(jì)……………………………………………………………………5</p><p>　　3、微程序設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………6</p><p>　　三、驗(yàn)證程序………………………………………………………………………6</p><p>　　四、心得體會……………………………………………………

4、…………………9</p><p><b>　　一、程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?lt;/b></p><p>　　搭建一臺8位模型機(jī)，指令系統(tǒng)要求有10條以上，其中包括運(yùn)算類指令、傳送類指令、控制轉(zhuǎn)移類指令、輸入輸出指令、停機(jī)指令等。</p><p><b>　　

5、2、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　1）確定設(shè)計(jì)目標(biāo)：確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途。</p><p>　　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(shè)計(jì)哪些指令及使用的尋址方式。</p><p>　　3）確定總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含確定各部件設(shè)置以及它們之間的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，列出各種信息傳送路徑以及實(shí)現(xiàn)這些傳送所需

6、要的微命令。</p><p>　　4）設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程：數(shù)據(jù)通路確定后，就可以設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)中每條指令的執(zhí)行流程。根據(jù)指令的復(fù)雜程度。 </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(zhuǎn)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(jìn)行二進(jìn)制代碼化，寫入到控制存儲器中的相應(yīng)單元中</p

7、><p>　　7）組裝、調(diào)試：在總裝調(diào)試前，先按功能模塊進(jìn)行組裝和分調(diào)，因?yàn)橹挥泄δ苣K工作正常后，才能保證整機(jī)的運(yùn)行正確。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)原理</b></p><p><b>　　1、機(jī)器指令系</b></p><p><b>　　1）數(shù)據(jù)格式</b><

8、;/p><p>　　模型機(jī)規(guī)定采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示法表示數(shù)據(jù)，且字長為8位，其格式如下：</p><p><b>　　2）指令格式</b></p><p>　　模型機(jī)設(shè)計(jì)四大類指令共十六條，其中包括算術(shù)邏輯指令、I/O指令、訪問及轉(zhuǎn)移指和停機(jī)指令。</p><p>　　[1] 算術(shù)邏輯指令</p><p

9、>　　設(shè)計(jì)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>　　其中，OP－CODE為操作碼，rs為源寄存器，rd為目的寄存器，并規(guī)定：</p><p>　　9條算術(shù)邏輯指令的名稱、功能和具體格式見表</p><p>　　[2] 訪存指令及轉(zhuǎn)移指令</p><p>　　模型機(jī)設(shè)計(jì)2條訪存指令――存

10、數(shù)（STA）和取數(shù)（LDA），2條轉(zhuǎn)移指令――無條件轉(zhuǎn)移（JMP）和結(jié)果為零或有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令（BZC），這4條指令長度為2個(gè)字節(jié)，其指令格式為：</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為偏移量（正負(fù)均可），M為尋址模式，其定義如下：</p><p>　　本模型機(jī)規(guī)定變址寄存器RI指定為寄存器R2。</p><

11、p><b>　　[3] 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>　　其中，addr＝01時(shí)，選中“INPUT DEVICE”中的開關(guān)組作為輸入設(shè)備，addr＝10時(shí)，選中“OUTPUT DEVICE”中的數(shù)碼塊作為輸出設(shè)備。</p><p><b>　

12、　[4] 停機(jī)指令</b></p><p><b>　　指令格式如下：</b></p><p>　　HALT指令用于實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作。</p><p>　　3）、所設(shè)計(jì)的機(jī)器指令列表</p><p>　　2、微操作流程圖設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3、微程序設(shè)計(jì)</b

13、></p><p><b>　　1）微指令代碼</b></p><p><b>　　三、驗(yàn)證程序</b></p><p>　　1）代碼寫成十六進(jìn)制如下示：</p><p><b>　　機(jī)器指令代碼：</b></p><p><b>　　$

14、P0000</b></p><p><b>　　$P0110</b></p><p><b>　　$P0221</b></p><p><b>　　$P0332</b></p><p><b>　　$P0425</b></p>&

15、lt;p><b>　　$P0544</b></p><p><b>　　$P0654</b></p><p><b>　　$P0761</b></p><p><b>　　$P080F</b></p><p><b>　　$P0974<

16、;/b></p><p><b>　　$P0A80</b></p><p><b>　　$P0B90</b></p><p><b>　　$P0C02</b></p><p><b>　　微指令代碼：</b></p><p>

17、　　$M00018001</p><p>　　$M0101ED82PC→AR,PC+1</p><p>　　$M0200C050 RAM→BUS,BUS→IR,</p><p>　　$M10001001INPUT->R0</p><p>　　$M1101A420R0→BUS,BUS→DR1</p>&l

18、t;p>　　$M20058143</p><p>　　$M03019B41(DR1)+1->R0</p><p>　　$M12019201R0→BUS,BUS→R1</p><p>　　$M1301ED84PC→AR,PC+1</p><p>　　$M0400E145RAM→BUS,BUS→AR</p>

19、<p>　　$M05009001AR→BUS,BUS→R0</p><p>　　$M1401A406R0→BUS,BUS→DR1</p><p>　　$M0601B207R1→BUS,BUS→DR2</p><p>　　$M07619A01(DR1)-(DR2)→R0</p><p>　　$M1501A209

20、R1→BUS,BUS→DR1</p><p>　　$M0901B40AR0→BUS,BUS→DR2</p><p>　　$M0A959A01(DR1)+(DR2)->R0</p><p>　　$M1601ED8BPC->AR,PC+1</p><p>　　$M0B009001RAM->BUS,BUS->

21、R1</p><p>　　$M1701A40CR0→BUS,BUS→DR1</p><p>　　$M0C01B20DR1→BUS,BUS→DR2</p><p>　　$M0DE99A01DR1+DR2→R0</p><p>　　$M18070201R0->OUTPUT</p><p>　　$M19

22、01ED8EPC→AR,PC+1</p><p>　　$M0E00D181RAM→BUS,BUS→PC</p><p><b>　　2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖：</b></p><p><b>　　四、心得體會</b></p><p>　　這次實(shí)驗(yàn)完成的是基于微程序的復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)，使我在學(xué)習(xí)過計(jì)算機(jī)

23、組成原理、微機(jī)系統(tǒng)等課程后，得以將所學(xué)的知識簡單地應(yīng)用到具體的實(shí)驗(yàn)操作中，不僅進(jìn)一步加深了對書本知識的理解和掌握，而且鍛煉了實(shí)際操作應(yīng)用技能。我具體有以下收獲和體會：</p><p>　　深刻理解了機(jī)器指令和微指令的區(qū)別于聯(lián)系。每一條機(jī)器指令都被微指令分析器分析后轉(zhuǎn)化為幾條對應(yīng)的微指令執(zhí)行，而且這種執(zhí)行對于程序員來說是透明的。這就使我們深刻理解了計(jì)算機(jī)底層的工作方式。個(gè)人感覺本次實(shí)驗(yàn)如何根據(jù)設(shè)計(jì)好的機(jī)器指令編寫出

24、對應(yīng)的微指令是難點(diǎn)。于是實(shí)驗(yàn)的前期我們花了很大一部分時(shí)間用于熟悉微指令的格式以及用法。由于時(shí)間有限，在控制轉(zhuǎn)移指令中只實(shí)現(xiàn)了用P(1)無條件跳轉(zhuǎn)，沒有實(shí)現(xiàn)條件轉(zhuǎn)移。</p><p>　　最有價(jià)值和最有意思的環(huán)節(jié)是調(diào)試。由于微程序格式中對應(yīng)的位是自己主觀想出來的，所以必須經(jīng)受實(shí)際的檢驗(yàn)。與試驗(yàn)臺配套的軟件可視化地模擬了每一條微指令的執(zhí)行過程，直觀地顯示出來。我們不斷地仔細(xì)觀察指令執(zhí)行與我們之前畫的微指令流程圖是否一