計(jì)算機(jī)組成原理—模型機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、計(jì)算機(jī)組成原理-模型機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告作 者 姓 名： 專 業(yè) ： 網(wǎng)絡(luò)工程 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師： 完 成 日 期： 2016年1月6日 目 錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書31課程設(shè)計(jì)目的32課程設(shè)計(jì)設(shè)備33課程設(shè)計(jì)內(nèi)容33.1課程設(shè)計(jì)原理33.2實(shí)驗(yàn)步驟34課程設(shè)計(jì)結(jié)果35課程設(shè)計(jì)總結(jié)35.1課程設(shè)計(jì)的心得、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及注意事項(xiàng)3心得體會(huì)3經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)3注意事項(xiàng)3參考文獻(xiàn)3課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 1320552 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題目：基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 初始條件1完成計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)2Proteus仿真系統(tǒng)要求完成的主要任務(wù)（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等

2、具體要求）1掌握簡(jiǎn)單指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的微控制器功能與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2熟悉Proteus仿真系統(tǒng)3在Proteus仿真系統(tǒng)中確認(rèn)運(yùn)行結(jié)果4形成簡(jiǎn)單指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念1 課程設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基本模型機(jī)：（1）理解計(jì)算機(jī)工作原理（2）設(shè)計(jì)并驗(yàn)證一個(gè)定點(diǎn)計(jì)算機(jī)模型（3）增加一個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算單元2 課程設(shè)計(jì)設(shè)備PC機(jī)Win 2003proteus仿真器3 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 課程設(shè)計(jì)原理部件實(shí)驗(yàn)過程中，各部件單元的控制信號(hào)是以人為模擬產(chǎn)生為主，而本次實(shí)驗(yàn)將能在微程序控制下手動(dòng)產(chǎn)生各部件單元的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)特定指令的功能。如運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)中對(duì)74LS181芯片的控制，存儲(chǔ)器中對(duì)存儲(chǔ)器芯片的控制信號(hào)，以及幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中

3、對(duì)輸出設(shè)備的控制通過LED燈來顯示結(jié)果。這里，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器來完成，CPU從內(nèi)存中取出一條機(jī)器指令到指令執(zhí)行結(jié)束的一個(gè)指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序。本實(shí)驗(yàn)采用五條機(jī)器指令：IN（輸入）、ADD（二進(jìn)制加法）、STA（存數(shù)）、OUT（輸出）、JMP（無條件轉(zhuǎn)移）?；灸Ｐ蜋C(jī)數(shù)據(jù)通路框圖：基本模型機(jī)微程序流程圖：3.2 實(shí)驗(yàn)步驟1、 該基本模型機(jī)主要有運(yùn)算器和存儲(chǔ)器兩大功能器件構(gòu)成，首先設(shè)計(jì)運(yùn)算器并對(duì)其進(jìn)行功能驗(yàn)證。（1） 實(shí)驗(yàn)原理圖：（2） 實(shí)驗(yàn)電路圖：（3） 功能驗(yàn)證：如圖：通過下方的單刀雙擲開關(guān)控制數(shù)據(jù)的輸入，兩個(gè)74LS273進(jìn)行

4、數(shù)據(jù)的鎖存，通過181進(jìn)行運(yùn)算，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過74LS245經(jīng)總線輸出，最后結(jié)果由LED顯示。對(duì)其進(jìn)行正邏輯的算數(shù)運(yùn)算，及令M=0，進(jìn)行驗(yàn)證。初始狀態(tài)：74LS245置于高電平，74LS273置于低電平，S3、S2、S1、S0置0；通過開關(guān)輸入數(shù)據(jù)，分別將S3、S2、S1、S0置于高低電平，驗(yàn)證下表。驗(yàn)證結(jié)果：運(yùn)算器連接正確。2、 設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器并于運(yùn)算器相連。（1） 實(shí)驗(yàn)原理圖：（2） 實(shí)驗(yàn)電路圖：通過74LS373將數(shù)據(jù)寫入6116存儲(chǔ)器，然后將74LS245的導(dǎo)通開關(guān)關(guān)掉，讀取6116里面的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以LED燈的形式得以驗(yàn)證。（3） 讀寫操作：初始狀態(tài)：74LS273置于低電平，6116

5、關(guān)閉。寫操作：通過開關(guān)，手動(dòng)輸入8位2進(jìn)制數(shù)作為地址存儲(chǔ)，SW19置于高電平，完成寫操作后關(guān)閉。讀操作：通過6116進(jìn)行讀操作，完成地址的存儲(chǔ)。4 課程設(shè)計(jì)結(jié)果1、 實(shí)驗(yàn)電路圖2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果地址操作數(shù)輸出011100010000000100000010地址的寫入：操作數(shù)的寫入關(guān)閉存儲(chǔ)開關(guān)，打開運(yùn)算器，273高電平有效，245低電平有效5 課程設(shè)計(jì)總結(jié)5.1 課程設(shè)計(jì)的心得、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及注意事項(xiàng)心得體會(huì)通過本次實(shí)驗(yàn)理解了計(jì)算機(jī)的工作原理，設(shè)計(jì)并驗(yàn)證了一個(gè)定點(diǎn)計(jì)算機(jī)模型，實(shí)現(xiàn)了浮點(diǎn)運(yùn)算的功能。在之前的單個(gè)運(yùn)算器與存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)中能夠在老師的指導(dǎo)下完成基本任務(wù)，在基本模型機(jī)的實(shí)驗(yàn)中遇到了一些問題，但通過與同

6、學(xué)的討論最終完成了實(shí)驗(yàn)。思考內(nèi)容：片內(nèi)總線與系統(tǒng)總線的功能不同，片內(nèi)總線是芯片內(nèi)部的總線，是CPU芯片內(nèi)部寄存器與寄存器之間、寄存器與ALU之間的公共連接線。系統(tǒng)總線是系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間相互連接的總線。經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)在做單個(gè)的運(yùn)算器、存儲(chǔ)器的實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過老師的指導(dǎo)可以完成基本功能，但是對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握不是很熟悉，有些細(xì)節(jié)問題沒有注意到，導(dǎo)致在本次的課程設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)了不少問題。但通過與同學(xué)的討論，最終得出正確設(shè)計(jì)方案。在以后的學(xué)習(xí)生活中，我一定會(huì)力求把握每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，注重理論與實(shí)際的結(jié)合。注意事項(xiàng)1、在進(jìn)行讀寫操作時(shí)，必須先將第一地址寫入，再寫入操作數(shù)，不能連續(xù)寫入；2、連接電路時(shí)一定要注意條理清晰、布局合理，方