計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)

1、.東莞理工學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目： 具有存儲(chǔ)器變址尋址及邏輯運(yùn)算功能的復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：系別：計(jì)算機(jī)學(xué)院專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師姓名：.目錄主要內(nèi)容：1. 課程設(shè)計(jì)目的2. 所用的設(shè)備及軟件：EL-JY-II 型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套，排線若干。3. 課程設(shè)計(jì)的基本工作原理4. 課程設(shè)計(jì)的詳細(xì)設(shè)計(jì)5. 課程設(shè)計(jì)的調(diào)試、運(yùn)行步驟6. 課程設(shè)計(jì)的運(yùn)行結(jié)果7. 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)8. 回答問(wèn)題。.課程設(shè)計(jì)題目：題目 5：具有存儲(chǔ)器變址尋址及邏輯運(yùn)算功能的復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)運(yùn)行 SUC R0,R1 時(shí)，討論有進(jìn)位和無(wú)進(jìn)位 兩種情況 。1. 課程設(shè)計(jì)目的計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu) 課程設(shè)計(jì)是計(jì)

2、算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科學(xué)生在學(xué)習(xí)完計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu) 課程之后的一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。 要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用已學(xué)過(guò)的計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)中的各種知識(shí)和技能，獨(dú)立完成一項(xiàng)較為完整、 并具有一定難度的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。 使學(xué)生初步掌握用微程序控制器控制模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路，進(jìn)一步學(xué)習(xí)模型機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。2. 所用的設(shè)備及軟件：EL-JY-II 型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套，排線若干。3. 課程設(shè)計(jì)的基本工作原理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：76543210符號(hào)尾數(shù)其中第 7位為符號(hào)位，數(shù)值表示范圍是： -2 7 X 27 -1 2指令格式模型機(jī)設(shè)

3、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(wèn)及轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)指令。(1) 算術(shù)邏輯指令設(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：76543210OP-CODERSRD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：.RS或 RD選定的寄存器00R001R110R29條算術(shù)邏輯指令的名稱、功能和具體格式見(jiàn)表8-1 。表8-1算術(shù)邏輯指令的助記符、功能和具體格式助記符指令格式功能CLR RD011100RD0RDMOV RS,RD1000RSRDRSRDADC RS,RD1001RSRDRS+RD+

4、CY RDSBC RS,RD1010RSRDRS-RD-CY RDINC RD1011RDRDRD+1RDAND RS,RD1100RSRDRSRD RDCOM RD1101RDRDRDRDRRC RS RD1110RSRDRLC RS,RD1111RSRDLDA M,D,RD00M00RD(E)RDDRD(E)STA M,D,RD00M01RDEPCDJMP M,D00M1000DBZC M,D00M1100當(dāng) CY=1或 Z=1 時(shí)DEPCIN addr,RD010001RD(addr)RDOUT addr,RD010110RDRD(addr)HALT01100000停機(jī)(2) 訪問(wèn)指令及

5、轉(zhuǎn)移指令模型機(jī)設(shè)計(jì) 2條訪內(nèi)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）、結(jié)果為零或有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令（ BZC），指令格式為：765 43 21 000MOP-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：.尋址模式有效地址 E說(shuō)明00E=D直接尋址01E=(D)間接尋址10E=(RI)+DRI變址尋址11E=(PC)+D相對(duì)尋址本模型機(jī)規(guī)定變址寄存器RI指定為寄存器 R2。(3) I/O 指令輸入（ IN）和輸出（ OUT）指令采用單字節(jié)指令，其格

6、式如下：76543210OP-CODEaddrRD其中，addr=01 時(shí)，選中“INPUT DEVICE”中的開(kāi)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。(4) 停機(jī)指令指令格式如下：76543210OP-CODE0000HALT 指令，用于實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作。4. 課程設(shè)計(jì)的詳細(xì)設(shè)計(jì)1.復(fù)雜模型的數(shù)據(jù)通路圖如圖8-1 所示，首先根據(jù)指令要求設(shè)計(jì)微程序流程圖并確定微地址，我們第五組的復(fù)雜模型機(jī)的微程序流程圖如圖8-2 所示.10（變址）22PC->AR,PC+103RAM->BUS,BUS->DR1 04(R1)->DR2

7、05DR1+DR2->BUS->AR 06DR1+DR2->BUS->DR1 40P(2)4041RAM->BUSrd->BUSBUS->rdBUS->RAM圖 8-1復(fù)雜模型的數(shù)據(jù)通路圖01PC->AR,PC+102RAM->BUS,BUS->IR20P(1)IN24OUT25HLT26SUC3235COMSW->BUSrd->BUSSTOPrs->BUSrd->BUSBUS->rdBUS->DR2BUS->DA10101015407RAM->BUSDR1->BUSCLR2

8、7BUS->DR1BUS->rdALU=0->BUSBUS->rd5501DR1-DR2->BUS->DR1，帶進(jìn) 位0156DR1->rd01BZC4243DR1->BUSBUS->PC44010101P(3)N.Y6444DR1->BUSBUS->PC01.00(直接 )208-2微指令流程圖PC->ARPC+1控制臺(tái)1000RAM->SUBBUS->DR11011P（ 4）RAM->BUSBUS->AR0143首先根據(jù)指令要求編寫(xiě)機(jī)器指令代碼，根據(jù)表 8-1 及數(shù)據(jù)通路圖 8-1 ，編寫(xiě)程序。

9、1根據(jù)表 8-1 編寫(xiě)機(jī)器指令代碼如下所示：題目 5：具有存儲(chǔ)器變址尋址及運(yùn)算功能的復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)機(jī)器指令程序如下：$P0046$P0145$P02D5$P0320$P0420$P0558$P06A1$P0759$P0870$P090C$P0A0C.$P0B60$P0C58$P0D60$P32402.根據(jù)微指令格式表 6-1 ，并參照微指令流程圖 8-2 ，編寫(xiě)微指令（將該微程序存于一個(gè) 12.txt 文本中）。微程序如下：微程序$M00018108$M0101ED82$M0200C050$M230180E4$M2205DB81$M24018001$M0695AAA0$M0300A004$M

10、0401B605$M0595EA06$M1201ED83$M14001001$M15030401$M16018016$M173D9A01$M1C01A20A$M1D01A207$M20009001$M21028401$M3405DB81$M070D9A01$M2C01A42D$M2D65AB6E$M2E0D9A01$M1A01B22C$M3405DB81$M1001ED88$M0800A009$M0900E0A0$M1301EDA65. 課程設(shè)計(jì)的調(diào)試步驟（ 1）按圖 8-4 連接實(shí)驗(yàn)線路，檢查無(wú)誤后接通電源。（ 2）聯(lián)機(jī)讀寫(xiě)程序用聯(lián)機(jī)軟件的“【轉(zhuǎn)儲(chǔ)】【裝載】”功能將該實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的文件 12.t

11、xt 載入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。（ 3）聯(lián)機(jī)運(yùn)行使編程開(kāi)關(guān)處于“RUN”狀態(tài)，STEP 為“STEP”狀態(tài)，STOP 為“RUN”狀態(tài)。撥動(dòng)總清開(kāi)關(guān) CLR（ 1 0 1），微地址清零，程序計(jì)數(shù)器清零，程序首址為 00H。聯(lián)機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，進(jìn)入軟件界面，裝載機(jī)器指令及微指令后，選擇“【運(yùn)行】【通路圖】【復(fù)雜模型機(jī)】”功能菜單打開(kāi)相應(yīng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通路.圖，按相應(yīng)功能鍵即可聯(lián)機(jī)測(cè)試、運(yùn)行、監(jiān)控、調(diào)試程序。 單步運(yùn)行程序。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)行程序使“STATE UNIT”中的STEP 開(kāi)關(guān)置為“ECEX”狀態(tài)。STOP 開(kāi)關(guān)置為“RUN”狀態(tài)。撥動(dòng) CLR

12、開(kāi)關(guān)，清微地址及程序計(jì)數(shù)器，然后按動(dòng) START，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行程序，稍后將 STOP 撥至“STOP”時(shí)，系統(tǒng)停機(jī)。.圖 8-4實(shí)驗(yàn)連線圖6. 課程設(shè)計(jì)的運(yùn)行結(jié)果及回答問(wèn)題。IN 01,R2；（ R2）=12H設(shè)計(jì)時(shí)同學(xué)們 不可以送入其它數(shù)值IN 01,R1；（ R1）=F6H設(shè)計(jì)時(shí)同學(xué)們可以給 R1 送入其它數(shù)值.COMR1R1 取反 R1=09HLAD 10,20H,R0 ；將 R2 作為變址寄存器， 32H 存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù) 40HOUT 10,R0輸出 R0=40SUC R0,R1R0和 R1相減OUT 10,R1輸出 R1=37CLR R0將 R0清零BZC 00,SHUCHALT結(jié)束

13、運(yùn)行SHUC: OUT 10,R0 輸出 R0=00HALT結(jié)束運(yùn)行微指令的控制信號(hào)：ININCOMLDAOUTSUCOUTCLRBZCHALHALTOUTTT3SWLDDRT4,LDPLED-BUR0-BUS,R1-BUS,ALU-LDAR,RO-BSWBUS,LT3,LDUS,LE-BU-B1,T4,RC,PC-BS,R0-BULDDR2,TLED-BUDR0,TPC,T4D-BUS,LDUS,1-BUUS,LDAS4S,LED-B4S,LED-BUSR2,TLDSRUS4,SR1,W-T4,BUSSW-BUST4ALU-T4,LDRLDDR1,TLDR1,BUS,L1,W/R,4,R1-

14、BUW/R,DR1,TCESCE,T4.T5T6T7T8T9.4M,S0S1R2-BULDDR1,TLDAR,S2S3CN,ALUS,LDDR4,ALU-BT3,CE,-BUS2,T4USW/RLDR1,T4ALU-BLDR1,T4,ALU-US,LDAALU-BUBUS,LR,T3SDPC,T4,LDADALU-BUS,LDDR1,T4LDR0,T4,W/R,CE7. 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)通過(guò)這次的計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多東西，雖然之前做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候也連過(guò)復(fù)雜模型機(jī)，并且也裝載過(guò)微指令， 但是課程設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)講卻是不一樣的， 因?yàn)橹暗膶?shí)驗(yàn)裝載的微程序都是老師編寫(xiě)好的，而這次

15、我們得自己摸索， 對(duì)照著題目寫(xiě)出微指令。 這次的課程設(shè)計(jì)是把各個(gè)部件通過(guò)理論和實(shí)踐相結(jié)合設(shè)計(jì)出一個(gè)復(fù)雜模型機(jī)。.雖然之前做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候就連過(guò)復(fù)雜模型機(jī)，這次課程設(shè)計(jì)在連接路線時(shí)并沒(méi)有花費(fèi)我很長(zhǎng)的時(shí)間跟精力， 但是連好線后測(cè)試并不是一次性通過(guò)的，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間才完成了，不過(guò)較做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候顯然是更加熟悉儀器的操作了。最讓我頭疼的就是編寫(xiě)微程序， 我們第五組的同學(xué)都編寫(xiě)了各自的機(jī)器指令和微程序，可是裝載的時(shí)候出現(xiàn)了各種各樣的錯(cuò)誤，我跟其他人做了討論， 另外我還選擇了把測(cè)試的程序從頭到尾一步一步地運(yùn)行，過(guò)程中仔細(xì)觀察通路圖的控制信號(hào)及微指令的寫(xiě)法， 通過(guò)一個(gè)上午慢慢對(duì)控制信號(hào)的觀察有了更進(jìn)一步的熟悉和了解，也找到了