計算機組成原理課程設(shè)計——

1、南通大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計算機組成原理課程設(shè)計報告書課題名班 級姓 名學(xué) 號指導(dǎo)教師日 期一、設(shè)計目的1、融會貫通教材各章的內(nèi)容，通過知識的綜合運用，加深對計算機系統(tǒng)各模塊 的工作原理及相互聯(lián)系的認識，經(jīng)阿什計算機工作中“時間-空間”概念的理解, 從而清晰地建立計算機的整機概念。2、學(xué)習(xí)設(shè)計和調(diào)試計算機的基本步驟和方法，培養(yǎng)科學(xué)研究的獨立工作能力， 取得工程設(shè)計和調(diào)試的實踐和經(jīng)驗。二、設(shè)計內(nèi)容1、根據(jù)給定的數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng)，設(shè)計一臺微程序控制的模型計算機2、根據(jù)設(shè)計圖，在QUARTUS II環(huán)境下仿真調(diào)試成功。3、在調(diào)試成功的基礎(chǔ)上，整理出設(shè)計圖紙和相關(guān)文件，包括：（1）總框圖（數(shù)據(jù)通路

2、圖）；（2）微程序控制器邏輯圖；（3）微程序流程圖；（4）微程序代碼表；（5）設(shè)計說明書；（6）工作小結(jié)。三、數(shù)據(jù)格式與指令系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)字規(guī)定采用定點整數(shù)補碼表示法， 字長8位，其中最高位為符號位，其格式如下：76543210符號位2、指令格式本實驗設(shè)計使用5條機器指令，其格式與功能說明如下:7 6 5 4 3 2 1 0INADDSTAOUTJMP0010000001000000A01100000A10000000A10100000AIN指令為單字長（字長為8bits）指令，其功能是將數(shù)據(jù)開關(guān)的8位數(shù)據(jù)輸 入到Ro寄存器。ADD指令為雙字長指令，第一個字為操作碼，第二個字為操作數(shù)地址

3、，其功能是將R0寄存器的內(nèi)容與內(nèi)存中地址為 A的數(shù)相加，結(jié)果存放在R0寄存器中。STA指令為雙字長指令，第一個字為操作碼，第二個字為操作數(shù)地址，其 功能是將R0寄存器中的內(nèi)容存儲到以第二個字為地址的內(nèi)存單元中。OUT指令為雙字長指令，第一個字為操作碼，第二個字為操作數(shù)地址，其 功能是將內(nèi)存中以第二個字為地址的內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)讀出到數(shù)據(jù)總線，顯示 之。JMP指令為雙字長指令，第一個字為操作碼，第二個字為操作數(shù)地址，其功 能是程序無條件轉(zhuǎn)移到第二個字指定的內(nèi)存單元地址RAM四設(shè)計原理與電路圖 原理圖時序產(chǎn)生器按照原理圖，完成模型機的數(shù)據(jù)通路的編輯、編譯以及波形 仿真工作。，圖中采用兩個寄存器 74

4、273b來存放指令， 個用于存放操作碼，另一個用于存放地址碼。(2)微程序控制器的邏輯圖:A數(shù)據(jù)通路邏輯電路圖-Tj-.1.C地址轉(zhuǎn)移邏輯電路設(shè)計地址轉(zhuǎn)移邏輯電路，完成電路圖的編輯、編譯以及波形仿真工作。 仿真正確后，封裝成芯片control。地址轉(zhuǎn)移邏輯通過指令的操作碼 的高3位和微指令的測試字段P1來確定下一條微指令的地址。宙IL 7Q-D、微程序控制器：調(diào)用地址轉(zhuǎn)移芯片control ,存放微指令的ROM兩片74273b芯片以及一片74273芯片來完成電路圖的編輯、編譯以及波形仿真工作。封裝圖instl 3 rD1S-1 LDPC 理 0(3.1LoadLPFLJ(程序計數(shù)器)祈腐L&#

5、187;J'戀痼I° J BiW *； Sri4r - nAH-*c3IfM 日F CLRT.匚UKQC an2dE-T :* r r f = f = !nmr"B匹人cGBDQQENT曰FLLFit.i：LK;Wii -K 硏"五、微程序流程圖、代碼表(1)微程序流程圖運行徹程序(2)代碼表:<i jt %當(dāng)刖址吊(N 簾£011A ys33A33nALU-EUSul1d肯3 123222120191171615L41312111098T6543210000a0000100a00010O110000010100000Q0000000110

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14、ownXmgiMXwnrnqix onwmJ-I1ii “，Ejiffi|! ! Ut® 一；嚴z r二二JJ"51531 訕川 LingLUS皿Hui-plAkirtu.(lonrrs=SSiSH： *= av t(Jk_i.h b BWi? d , _JL1E工 一1 T3(2)主要問題和解決辦法：1、此模型計算機為單總線結(jié)構(gòu)，輸入信號和輸出信號均通過該總線進行傳輸， 如果不加緩沖器就會產(chǎn)生輸入信號和輸出信號的傳輸沖突，使信號不能到達“IR”，所以要在存儲器RAM后添加一個“ 74244”模塊，使信號在進入總線進 行傳輸前先通過“ 74244”進行一個緩沖，同時“ 74244”也有三態(tài)門的作用，從 而使得總線上無信號沖突，這樣就便于總線的連接和擴展。2、總線的命名如果不準確的話也會導(dǎo)致編譯不能成功，這也是在驗收時編譯失 敗的原因3在控制信號上也出現(xiàn)了一些問題，有些是低電平有效如運算器ALU結(jié)果輸出到 總線，還有許多脈沖信號都是