計(jì)算機(jī)硬件課程設(shè)計(jì)復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、硬件課程設(shè)計(jì)復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模航?jīng)過(guò)一系列硬件課程的學(xué)習(xí)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)后,做一個(gè)綜合的系統(tǒng)性的設(shè)計(jì),這在硬件方面是一個(gè)提升,進(jìn)一步培養(yǎng)實(shí)踐水平.二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：搭建一臺(tái)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.三.實(shí)驗(yàn)思路：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.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.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)這些傳送所需要的微命令.4、設(shè)

2、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.每條指令所需要的機(jī)器周期數(shù).對(duì)于微程序限制的計(jì)算機(jī),根據(jù)總線結(jié) 構(gòu),需要考慮哪些微操作可以安排在同一個(gè)微指令中.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.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,寫入到限制存儲(chǔ)器 中的相應(yīng)單元中.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),由于只有功能模塊工作正 常后,才能保證整機(jī)的運(yùn)行正確.四.實(shí)驗(yàn)原理：1 .指令系統(tǒng)及指令格式:I/O指令、停機(jī)指令.指令系統(tǒng)包括：算術(shù)邏輯運(yùn)算指令、訪存指令、

3、限制轉(zhuǎn)移指令、 一般指令格式：OP-CODE RS RDDATA/ADDR00 MOPCODERDDATA/ADDR指令系統(tǒng)如： ADD RS,RD MOV RS,ADDRIN RD其中RS、RD為R0、R1、R2中之一MOV DATA,RDJZ ADDRHALTDATA為立即數(shù),ADDR為內(nèi)存地址.2 .微指令格式:A字段B字段C字段n】4;選擇1000b01LDRi010LDDRI°11LDDR2i00LOIRi0LOADii0LD.AR12n10° 10000IRS-B011o"RD-B0tRl-Bi0ro299-Bi0IALU-B,1o,PC-BV7選擇0

4、00c0Ip(u0J0 1P (2)0i1 1P310bP (4)10iAR1I0LDPC242377J J2120198171514131211 10 765432iS3S2SISOCnWEA.A8A )BCuA5uA4u?3uA2uAluAOS3 S2 SI SOM=x 口術(shù)達(dá) Wm=ige桁運(yùn)gCnE無(wú)進(jìn)位.口=0打進(jìn)位0 0 0 0F-AF=A 加 1FA0 00 1F=A-BF=(AB>ta 1F=A-B0 0 10F-A-BF-(A+南加1F-AB0 0 11F=0 減 1F=OF=O0 100F=A 加 AfiF=A 幻 AB 力口 1F=AB0 10 1F=AB 和 f

5、A-E)F=.4B 加A+R)加 1F=B0 110F=A設(shè)日減1F-A 跖 BF-A + B0 111P=AB 減 1F-=ABF=AB1000F=A irtf A£lF-A加AB加1F =上一三100 1F=A 加 BF=A加BmIF=A*B1 D 1 0F=AB 和 r：A陶F=AB加A+南加1F=B10 11F=AB 甌 1F=ABF=AB1100F=A 加 AF=A和A加IF=1110 1F=A Jta(A+B)F=A 加(A+B)加 1F=A-B1110F-A 加 fA+R)F-A加(A+m)加1F=A'B1111F-A M 1F-AF-AWEA9A8000INP

6、UT001RAM讀101RAM寫110LED,寫接口011無(wú)010寫接口3 .微程序地址入口的形成:SE5SE1r SWA,SWB712P (1)是用來(lái)譯碼指令存放器的17、16、15、I4,用于一般指令,微程序入口址為 OP+10HP (2)是用來(lái)譯碼指令存放器的13、I2,用于不同尋址方式指令,入口地址轉(zhuǎn)OP+20HP (3)是用來(lái)譯碼判斷標(biāo)志位 C、Z,用于條件轉(zhuǎn)移指令,條件成立轉(zhuǎn)OP+30H,條件不成立轉(zhuǎn)OP+20HP (4)是用來(lái)譯碼限制臺(tái)操作的SWB、SWA,用于手動(dòng)操作.5 .模型機(jī)數(shù)據(jù)通路:6 .模型機(jī)組裝電路圖:7 .微程序裝載格式：機(jī)器指令格式：$PXXXX微指令格式：$

7、MXXXXXXXX把它們保存為 *.TXT文件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1. 機(jī)器指令設(shè)計(jì)：根據(jù)后面微指令的設(shè)計(jì),我們定義了11條指令,它們分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)編碼:指令操作操作碼IN0000OUT0001ADD0010SUB0011MOV直接尋 址0100MOV間接尋 址0101JMP Ri0110JMP imm0111XOR1000OR1001P(3)1010這我們?cè)O(shè)計(jì)的這些指令中MOV直接尋址,JMP imm和P3均為雙字節(jié)指令,其余都為單字節(jié)指令.以下是我們?cè)O(shè)計(jì)的模型機(jī)機(jī)器指令：機(jī)器指令機(jī)器指令碼微程序入口地址INR00000 000000ADD R0,R10001 000101OUT R10010 0101

8、02MOV RO,R10011 000103STA R00100 00000420H0010 000005LOAD R10101 01010620H0010 000007AND R0,R10110 000108XOR R0,R10111 000109JMP1000 00000A00H0000 00000B2. 微指令的設(shè)計(jì):指令微操作流程圖:3. 最后指令裝載TXT文件:$P0000 $P0120$P0211 $P0331 $P0441$P0527 $P0651$P0700 $P0871 $P0981 $P0A91 $P0B00$P0C61 $P0D00 $M00018001$M0101ED8

9、2 $M0200C050$M10001001 $M12070201$M1101A203 $M0301B404$M04959A01 $M1301A205$M0501B406 $M06619A01$M1401ED87 $M0700E008 $M08009001 $M1501E209 $M09009001$M1601EC0A $M0A00D181 $M1701D381 $M1801A20B$M0B01B40C $M0C699A01 $M1901A20D $M0D01B40E $M0EE99A01$M1A01ECE0$M20018001$M3000D181五.實(shí)驗(yàn)步驟：1 .根據(jù)給定模型機(jī)組裝電路圖連

10、接電路2 .連通實(shí)驗(yàn)箱與 PC機(jī),才T開CMP軟件,測(cè)試實(shí)驗(yàn)箱是否正常3 .設(shè)計(jì)10條微指令,畫出其微操作流程圖,并譯所有微操作成指定格式4 .設(shè)計(jì)包含這11條微指令的機(jī)器指令程序,并譯成相應(yīng)機(jī)器指令格式5 .把設(shè)計(jì)好微指令和機(jī)器指令保存為TXT文件,然后裝載入 CMP6 .翻開復(fù)雜模型機(jī),然后用單步機(jī)器指令運(yùn)行程序并調(diào)試7 .檢查OUTPUT DEVICE LED 輸出結(jié)果是否正確,最后寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告六.實(shí)驗(yàn)總結(jié)及感想：楊鎰銘：本次硬件課程設(shè)計(jì)我們要設(shè)計(jì)微程序限制的模型機(jī),完成對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理這么課程的綜合應(yīng)用.雖說(shuō)這次設(shè)計(jì)最后只需要一個(gè)設(shè)計(jì)好的微指令的txt文本,但是還是能從中學(xué)到一些東西.從

11、設(shè)計(jì)指令,到設(shè)計(jì)詳細(xì)的微操作,設(shè)計(jì)初步完成后在編寫指令進(jìn)行測(cè)試, 不斷調(diào)試直到成功,整個(gè)過(guò)程在一開始不是很明確.有些書本上的根本知識(shí)出現(xiàn)混淆的現(xiàn) 象,通過(guò)查書和詢問同學(xué)才明白和理解.到第二天上午的時(shí)候就把整個(gè)流程弄清楚了,下午就開始詳細(xì)設(shè)計(jì)微操作的指令流程,并完成10條指令的編寫和測(cè)試工作. 整個(gè)過(guò)程還是很順利完成的.其實(shí)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(shè)計(jì)p(3)操作的時(shí)候碰到了問題.在置標(biāo)志位的時(shí)候,要把C字段置為101,選才IAR.一些細(xì)節(jié)的問題要注意的.整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程讓我們了解計(jì)算機(jī)的組成,根本原理和設(shè)計(jì)步驟, 設(shè)計(jì)思路和調(diào)試步驟,最終能建立起一個(gè)模型機(jī)的概念.通過(guò)具體動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn),也提升了我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平 及創(chuàng)新水平.胡文：總體就實(shí)驗(yàn)的兩大局部,連線和設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),可能在設(shè)計(jì)方面花的時(shí)間多了一點(diǎn).在連線的時(shí)候還是遇到了一些問題,在測(cè)試R1測(cè)試的時(shí)候,出現(xiàn)了測(cè)試錯(cuò)誤的情況.在反復(fù)查找的時(shí)候還是沒有找到錯(cuò)誤在哪兒,索性就又重插了一遍.最后發(fā)現(xiàn)可能是由于 接線的局部沒有插緊的原因.再設(shè)計(jì)局部遇到了一些問題.比方在jmp指令的時(shí)候需要把 BUS傳P