復(fù)雜模型機(jī)(組成原理)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題：復(fù)夏雜模型機(jī)設(shè)計(jì)同組姓名：/陳珊（1108030416 徐麗娜（1108030417 宋利英（1108030421專業(yè)班級(jí)：計(jì)科1104班指導(dǎo)教師：.牟琦設(shè)計(jì)時(shí)間：2013-12-31目錄一、課程設(shè)計(jì)目的和意義3.二、復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)內(nèi)容 .4.1數(shù)據(jù)格式42指令格式43指令系統(tǒng)5三、 總體設(shè)計(jì)6.1. 設(shè)計(jì)復(fù)雜模型機(jī)的監(jiān)控軟件 72. 設(shè)計(jì)微程序流程圖73轉(zhuǎn)換格式84實(shí)驗(yàn)接線95. 寫微程序和程序 96. 運(yùn)行程序107驗(yàn)證11四、系統(tǒng)測(cè)試及實(shí)驗(yàn)截圖 12五、總結(jié)1.8'課程設(shè)計(jì)目的和意義經(jīng)過(guò)一系列硬件課程如計(jì)算機(jī)原理的學(xué)習(xí)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)后，綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)解

2、決實(shí)際設(shè)計(jì)和應(yīng)用問(wèn)題，進(jìn)行一個(gè)綜合的系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力， 進(jìn)一步提高硬件設(shè)計(jì)能力。培養(yǎng)實(shí)事求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程， 熟悉和掌握微機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際，提高 動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。綜合運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)原理知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)較為完整的計(jì)算機(jī)。二、復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)內(nèi)容1數(shù)據(jù)格式模型機(jī)規(guī)定采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示法表示數(shù)據(jù)，且字長(zhǎng)為8位，其格式如下：其中第7位為符號(hào)位，數(shù)值表示范圍是： KX V 1。2指令格式模型機(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、存數(shù)指令、取數(shù)指令、轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)指令。 算術(shù)邏輯指令設(shè)計(jì)9條算

3、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：76543210OP-CODERsRd其中，OP-CODE為操作碼，RS為源寄存器，RD為目的寄存器。 訪問(wèn)指令及轉(zhuǎn)移指令模型機(jī)設(shè)計(jì)2條訪問(wèn)指令：即存數(shù)STA、取數(shù)LDA ; 2條轉(zhuǎn)移指令：即無(wú)條件轉(zhuǎn)移JMP、有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令BZC。指令格式為：765432100 0MOP-CODERdD其中，OP-CODE為操作碼，RD為目的寄存器地址（LDA、STA指令使用）D為位移量（正負(fù)均可），M為尋址模式，其定義如下：尋址方式有效地址說(shuō)明00E=D直接尋址01E= (D)間接尋址10E=(R2)+DR2變址尋址11E= (PC) +D

4、相對(duì)尋址本模型機(jī)規(guī)定變址RI指定為寄存器R2。I / O指令輸入IN和輸出OUT指令采用單字節(jié)指令，其格式如下:76543210OP-CODEaddrRd其中，addr=01時(shí)，選中輸入數(shù)據(jù)開關(guān)組KD0KD7作為輸入設(shè)備，addr=10時(shí), 選中2位數(shù)碼管作為輸出設(shè)備。停機(jī)指令指令格式如下：76543210OP-CODE0 00 0HALT指令，用于實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作。3指令系統(tǒng)本模型機(jī)共有16條基本指令，其中算術(shù)邏輯指令 7條，訪問(wèn)內(nèi)存指令和程 序控制指令4條，輸入輸出指令2條，其它指令1條。表3-8列出了各條指令的 格式、匯編符號(hào)、指令功能。、總體設(shè)計(jì)復(fù)雜模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路框圖如圖 3-16，圖3

5、-17所示。根據(jù)復(fù)雜模型機(jī)的硬 件電路設(shè)計(jì)機(jī)器指令，再根據(jù)機(jī)器指令要求，設(shè)計(jì)微程序流程圖及微程序，最后 形成16進(jìn)制文件。圖 3-16W/R圖 3-17四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 設(shè)計(jì)復(fù)雜模型機(jī)的機(jī)器指令$ POO 44IN 01, R0$ P01 46IN 01, R2$ P0298ADCR2,R0$ P0381MOVR0,R1$ P04F5RLCR1,R1$ P050CBZC00,00$ P06002. 設(shè)計(jì)微程序流程圖按照實(shí)驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的微指令格式，參照微指令流程圖，設(shè)計(jì)微指令，并形成二進(jìn)制代碼表I IT脈K -iLLIkz nif-Alt m w UH bOil阿4.1 HP»|WcinM

6、ilmMKNC4 ¥1UA4WWKI411 » 1r M1h IPl21 I MT.4 jj卜 »I 11TT1 n-unfixiH北IIKII w M<e%U lilh«kM.j iMl Milk IIK IliV 1|U III*-IIIKMEIMlIMHI*Ft1HJri.nth 11HII l h KJI Daiivv kdlllJh Ukibj g gw i |Htf, JJB.Bji ne.IJU-： iII* PrIJLKII4cl -« AAI. IK1 “i*4i ©I1111% 3fcilpJfclI jjf

7、elK PlUlEz.UEK>b 4041 t> fdiJM廠1F 1-丄4l!躺會(huì)iii4in h i !： ii|i “彳oi«l IW->xJjLiLLlIIlG嚴(yán)I沖JLift斗覽13. 轉(zhuǎn)換格式程序：$ poo 44 $ P01 46 $ P02 98$ P03 81$ P04 F5 $ P05 0C $ P06 00微程序：$ M00088105$ M0182ED0$ M0250C004$ M0304A004$ M04A0E004$ M0506E004$ M0607A004$ M07A0E004$ M088AED05$ M098CED05$ M0A 3B

8、A004$ M0B018005$ M0C3C2004$ M0D0EA004$ M0E0FB605$ M0F25EA95$ M1083ED05$ M1185ED05$ M128DED05$ M13A6ED05$ M14011004$ M15010407$ M16168005$ M17019A3D$ M18019205$ M192AA205$ M1A2CB205$ M1B32A205$ M1C33A205$ M1D36A205$ M1E378235$ M1F398235$ M20019004$ M21018406$ M2281DB05$ M23E48005$ M24018005$ M25A0AA9

9、5$ M2627A004$ M2728BC05$ M2829EA95$ M29A0AA95$ M2A2BB405$ M2B419B95$ M2C2DA405$ M2D6EAB05$ M2E2FAA0D$ M2F30AA05$ M3071810D$ M31419B95$ M32019A05$ M3335B405$ M3481DB05$ M35419BBD$ M36019A0D$ M3738882D$ M38019805$ M393A881D$ M3A019805$ M3B080A07$ M3C 098A064. 實(shí)驗(yàn)接線在實(shí)驗(yàn)八的基礎(chǔ)上將跳線器 J13和J14由右邊相連改為左邊相連，再將IJ1

10、連IJ2。詳細(xì)如下：a跳線器J1J12全部撥在右邊（自動(dòng)工作方式）；b、跳線器J16 J18 J23、J24全部撥在左邊；c、跳線器J15、J19 J25全部撥在右邊，跳線器J13、J14撥在左邊；d、跳線器J20J22、J26、J27連上短路片；e、UJ1 連 UJ2, JSE1 連 JSE2, SJ1 連 SJ2;f、MBUS 連 BUS2;g、REGBUS 連 BUS5 ；h、PCBUS 連 EXJ2；i、ALUBUS 連 EXJ3 ；j、ALU01 連 BUS1；k、EXJ1 連 BUS3；l、ALUO2 連 BUS4；n、IJ1 連 IJ2。連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線無(wú)誤后接通電源。5.

11、 寫微程序和程序手動(dòng)方法寫微程序參看實(shí)驗(yàn)六。手動(dòng)方法寫代碼程序（機(jī)器指令）步驟如下：通過(guò)上一步將機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微代碼正確地寫入 E2ROM 2816芯片后，再進(jìn)行機(jī)器指令程序的裝入和檢 查。A. 將"編程開關(guān)"置"運(yùn)行"位置，"運(yùn)行方式"開關(guān)置"單步"位置。B. 撥動(dòng)總清開關(guān)（0-1），微地址寄存器清零，程序計(jì)數(shù)器清零。然后使控制開關(guān)SWC、SWA開關(guān)置為"01"，按動(dòng)一次"啟動(dòng)運(yùn)行"開關(guān)，微地址顯示燈LUA0LUA5顯示"001001"，再按動(dòng)一次&qu

12、ot;啟動(dòng)運(yùn)行"開關(guān)，微地址顯示燈LUA0LUA5 顯示"001100"，此時(shí)數(shù)據(jù)開關(guān)的內(nèi)容置為要寫入的機(jī)器指令，再按動(dòng)一次"啟動(dòng) 運(yùn)行"開關(guān)，即完成該條指令的寫入。若仔細(xì)閱讀微程序流程，就不難發(fā)現(xiàn)，機(jī) 器指令的首地址只要第一次給入即可，PC會(huì)自動(dòng)加1,所以，每次按動(dòng)"啟動(dòng)運(yùn) 行"開關(guān)，只有在微地址燈顯示"001100"時(shí)，才設(shè)置內(nèi)容，直到所有機(jī)器指令寫宀:完OC. 寫完程序后須進(jìn)行檢驗(yàn)。撥動(dòng)總清開關(guān)(0 f 1)后，微地址清零，PC程序計(jì)數(shù) 器清零，然后使控制開關(guān)SWC、SWA為"0 0&qu

13、ot;,按動(dòng)"啟動(dòng)運(yùn)行"開關(guān)，微地址燈將 顯示"001000"，再按"啟動(dòng)運(yùn)行"開關(guān)，微地址燈顯示為"001010"，第三次按"啟動(dòng) 運(yùn)行"開關(guān)，微地址燈顯示為"111011"，此時(shí)總線數(shù)據(jù)顯示燈 LZD0LZD7顯示 為該首地址的內(nèi)容，再次按動(dòng)"啟動(dòng)運(yùn)行"開關(guān)，微地址燈顯示為"001000"，此時(shí), 2位數(shù)碼管顯示的內(nèi)容即為 RAM中的數(shù)據(jù)，不斷按動(dòng)"啟動(dòng)運(yùn)行"開關(guān)，可檢查 后續(xù)單元內(nèi)容。注意：每次僅在微地址燈顯示

14、為"001000"時(shí)，2位數(shù)碼管顯示的內(nèi)容才是相 應(yīng)地址中的機(jī)器指令內(nèi)容。聯(lián)機(jī)讀/寫微程序和程序用聯(lián)機(jī)軟件的裝載功能將16進(jìn)制格式文件(文件名為C8JHE3)裝入實(shí)驗(yàn)機(jī) 即可(詳細(xì)操作見聯(lián)機(jī)軟件的 README ) 06. 運(yùn)行程序 單步運(yùn)行程序A. "編程開關(guān)"置"運(yùn)行"狀態(tài)，"運(yùn)行方式"開關(guān)置為"單步"狀態(tài),"運(yùn)行控制" 開關(guān)置為"運(yùn)行"狀態(tài)。B. 撥動(dòng)總清開關(guān)(0f 1)，微地址清零，PC計(jì)數(shù)器清零，程序首地址為OOH。C. 按動(dòng)"啟動(dòng)運(yùn)行

15、"開關(guān)，即單步運(yùn)行一條微指令。對(duì)照微程序流程圖，觀察 微地址顯示燈是否和流程一致。 連續(xù)運(yùn)行程序A."編程開關(guān)"置"運(yùn)行"狀態(tài)，"運(yùn)行方式"開關(guān)置為"連續(xù)"狀態(tài),"運(yùn)行控制開 關(guān)置為"運(yùn)行"狀態(tài)。B.撥動(dòng)總清開關(guān)，清微地址及 PC計(jì)數(shù)器，按動(dòng)"啟動(dòng)運(yùn)行"開關(guān)，系統(tǒng)連 續(xù)運(yùn)行程序。如果要停止程序的運(yùn)行，只需將 "運(yùn)行控制"開關(guān)置為"停止"狀態(tài)，系統(tǒng)就停機(jī)。7. 驗(yàn)證采用單步或連續(xù)運(yùn)行方式執(zhí)行機(jī)器指令，參照機(jī)器指令及微程

16、序流程圖，將 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論分析比較，驗(yàn)證系統(tǒng)執(zhí)行指令的正確性。四、系統(tǒng)測(cè)試及實(shí)驗(yàn)截圖圖1 PC清零，自動(dòng)+1在RAM 中取地址為 00H的指令44H圖2從輸入設(shè)備中讀取數(shù)據(jù) 1并送至R0圖3 PC自動(dòng)+1在RAM 中取地址為 01H的指令46H圖4指令46H送至IR進(jìn)行譯碼并發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)圖5從輸入設(shè)備中讀取數(shù)據(jù) 2并送R2圖6 PC自動(dòng)+1取地址為02H的指令98H圖7指令98H送至IR進(jìn)行譯碼并發(fā)岀相應(yīng)的控制信號(hào)圖8 寄存器R2中數(shù)據(jù)送至 DR1圖9 寄存器R2中數(shù)據(jù)送至 DR1圖10 ALU進(jìn)行加法運(yùn)算并將結(jié)果圖11 R0中數(shù)據(jù)送至 R1（轉(zhuǎn)存）圖12PC+1,取地址為（04H）的指令（F5）圖13將指令F5H送至IR并譯碼發(fā)岀相應(yīng)的控制信號(hào)圖14將R0中數(shù)據(jù)（3）送至移位寄存器圖15移位寄存器進(jìn)行移位操作（數(shù)據(jù)3變?yōu)閿?shù)據(jù)6）圖16將移位寄存器中數(shù)據(jù)存入R1圖17 PC+1，取內(nèi)存地址為 05H的指令OCH圖18將指令OCH送至