計(jì)算機(jī)組成原理-課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告班級(jí)：計(jì)算機(jī)班級(jí)：計(jì)算機(jī)班姓名：姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：完成時(shí)間：完成時(shí)間：一、課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)目的1在實(shí)驗(yàn)機(jī)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令及對(duì)應(yīng)的微指令（微程序）并驗(yàn)證，從而進(jìn)一步掌握微程在實(shí)驗(yàn)機(jī)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令及對(duì)應(yīng)的微指令（微程序）并驗(yàn)證，從而進(jìn)一步掌握微程序設(shè)計(jì)控制器的基本方法并了解指令系統(tǒng)與硬件結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；序設(shè)計(jì)控制器的基本方法并了解指令系統(tǒng)與硬件結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；2通過(guò)控制器的微程序

2、設(shè)計(jì)，綜合理解計(jì)算機(jī)組成原理課程的核心知識(shí)并進(jìn)一步建立整機(jī)通過(guò)控制器的微程序設(shè)計(jì)，綜合理解計(jì)算機(jī)組成原理課程的核心知識(shí)并進(jìn)一步建立整機(jī)系統(tǒng)的概念；系統(tǒng)的概念；3培養(yǎng)綜合實(shí)踐及獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力。培養(yǎng)綜合實(shí)踐及獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力。二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)針對(duì)針對(duì)COP2000實(shí)驗(yàn)儀，從詳細(xì)了解該模型機(jī)的指令實(shí)驗(yàn)儀，從詳細(xì)了解該模型機(jī)的指令微指令系統(tǒng)入手，以實(shí)現(xiàn)乘法和微指令系統(tǒng)入手，以實(shí)現(xiàn)乘法和除法運(yùn)算功能為應(yīng)用目標(biāo)

3、，在除法運(yùn)算功能為應(yīng)用目標(biāo)，在COP2000的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下，設(shè)計(jì)全新的指令系統(tǒng)并編寫(xiě)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下，設(shè)計(jì)全新的指令系統(tǒng)并編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的微程序；之后編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)乘法和除法的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的驗(yàn)證。對(duì)應(yīng)的微程序；之后編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)乘法和除法的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的驗(yàn)證。三、三、課程設(shè)計(jì)使用的設(shè)備（環(huán)境）課程設(shè)計(jì)使用的設(shè)備（環(huán)境）1硬件硬件?COP2000實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)儀?PC機(jī)2軟件軟件?COP2000仿真軟件仿真軟件四、課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容（步驟）四、課程設(shè)計(jì)的具體

4、內(nèi)容（步驟）1詳細(xì)了解并掌握詳細(xì)了解并掌握COP2000模型機(jī)的微程序控制器原理，通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)模型機(jī)的微程序控制器原理，通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)該模型機(jī)指令系統(tǒng)的特點(diǎn)：該模型機(jī)指令系統(tǒng)的特點(diǎn)：1.模型機(jī)總體結(jié)構(gòu)模型機(jī)總體結(jié)構(gòu)COP2000模型機(jī)包括了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型機(jī)包括了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)CPU所具備所有部件，這些部件包括：運(yùn)算所具備所有部件，這些部件包括：運(yùn)算器ALU、累加器、累加器A、工作寄存器、工作寄存器W、左移門(mén)、左移門(mén)L、直通門(mén)、直通門(mén)D

5、、右移門(mén)、右移門(mén)R、寄存器組、寄存器組R0R3、程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC、地址寄存器、地址寄存器MAR、堆棧寄存器、堆棧寄存器ST、中斷向量寄存器、中斷向量寄存器IA、輸入端口、輸入端口IN、輸出端口寄存器輸出端口寄存器OUT、程序存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器EM、指令寄存器、指令寄存器IR、微程序計(jì)數(shù)器、微程序計(jì)數(shù)器uPC、微程序存、微程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)器uM，以及中斷控制電路、跳轉(zhuǎn)控制電路。其中運(yùn)算器和中斷控制電路以及跳轉(zhuǎn)控制，以及中斷控制電路、跳

6、轉(zhuǎn)控制電路。其中運(yùn)算器和中斷控制電路以及跳轉(zhuǎn)控制電路用電路用CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)，其它電路都是用離散的數(shù)字電路組成。微程序控制部分也可以用組來(lái)實(shí)現(xiàn)，其它電路都是用離散的數(shù)字電路組成。微程序控制部分也可以用組合邏輯控制來(lái)代替。合邏輯控制來(lái)代替。模型機(jī)為模型機(jī)為8位機(jī)，數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)都為位機(jī)，數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)都為8位，但其工作原理與位，但其工作原理與16位機(jī)相位機(jī)相同。同。模型機(jī)的指令碼為模型機(jī)的指令碼為8位，根據(jù)指令類(lèi)型的不同，可以有位，

7、根據(jù)指令類(lèi)型的不同，可以有0到2個(gè)操作數(shù)。指令個(gè)操作數(shù)。指令碼的最低兩位用來(lái)選擇碼的最低兩位用來(lái)選擇R0R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令碼作為微地址來(lái)尋址寄存器，在微程序控制方式中，用指令碼作為微地址來(lái)尋址微程序存儲(chǔ)器，找到執(zhí)行該指令的微程序。而在組合邏輯控制方式中，按時(shí)序用指令碼產(chǎn)微程序存儲(chǔ)器，找到執(zhí)行該指令的微程序。而在組合邏輯控制方式中，按時(shí)序用指令碼產(chǎn)生相應(yīng)的控制位。在本模型機(jī)中，一條指令最多分四個(gè)狀態(tài)周期，一個(gè)狀態(tài)周期為

8、一個(gè)時(shí)生相應(yīng)的控制位。在本模型機(jī)中，一條指令最多分四個(gè)狀態(tài)周期，一個(gè)狀態(tài)周期為一個(gè)時(shí)移位指令：移位指令：中斷返回指令：中斷返回指令：輸入輸入輸出指令：輸出指令：RRRRARLRLARRCRRCARLCRLCARETIRETIREADREADMMMMWRITEWRITEMMMMININOUTOUT4.模型機(jī)指令格式模型機(jī)指令格式該模型機(jī)微指令系統(tǒng)的特點(diǎn)（包括其微指令格式的說(shuō)明等）：該模型機(jī)微指令系統(tǒng)的特點(diǎn)（包括其微指令格式的說(shuō)明等）：1.

9、總體概述總體概述該模型機(jī)的微命令是以直接表示法進(jìn)行編碼的，其特點(diǎn)是操作控制字段中的每一該模型機(jī)的微命令是以直接表示法進(jìn)行編碼的，其特點(diǎn)是操作控制字段中的每一位代表一個(gè)微命令。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單直觀(guān)，其輸出直接用于控制。缺點(diǎn)是微指令字位代表一個(gè)微命令。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單直觀(guān)，其輸出直接用于控制。缺點(diǎn)是微指令字較長(zhǎng)，因而使控制存儲(chǔ)器容量較大。較長(zhǎng)，因而使控制存儲(chǔ)器容量較大。2.模型機(jī)微指令格式模型機(jī)微指令格式3.模型機(jī)微指令格式的說(shuō)明模

10、型機(jī)微指令格式的說(shuō)明模型機(jī)有模型機(jī)有24位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運(yùn)算器的運(yùn)算功能，存儲(chǔ)位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運(yùn)算器的運(yùn)算功能，存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)。微程序控制器由微程序給出器的讀寫(xiě)。微程序控制器由微程序給出24位控制信號(hào)，而微程序的地址又是由指令碼提供位控制信號(hào)，而微程序的地址又是由指令碼提供的，也就是說(shuō)的，也就是說(shuō)24位控制信號(hào)是由指令碼確定的。該模型機(jī)的微指令的長(zhǎng)度為位控制信號(hào)是由指令碼確定的。該模型機(jī)的微指令

11、的長(zhǎng)度為24位，其中位，其中微指令中只含有微命令字段，沒(méi)有微地址字段。其中微命令字段采用直接按位的表示法，微指令中只含有微命令字段，沒(méi)有微地址字段。其中微命令字段采用直接按位的表示法，哪位為哪位為0，表示選中該微操作，而微程序的地址則由指令碼指定。，表示選中該微操作，而微程序的地址則由指令碼指定。24位控制位分別介紹如下：位控制位分別介紹如下：XRD：外部設(shè)備讀信號(hào)，當(dāng)給出了外設(shè)的地址后，輸出此信號(hào)，從指定外外部設(shè)備讀信號(hào)，當(dāng)給出了外設(shè)