計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

《計(jì)機(jī)組原理課程設(shè)計(jì)一、設(shè)任務(wù)：1、基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；2、在基本模型機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一臺復(fù)雜模型機(jī)。二、功指標(biāo)和設(shè)計(jì)求：利用所學(xué)過的理論知識特別是微程序設(shè)計(jì)的思想設(shè)計(jì)基于微程序控制器的模型計(jì)算機(jī)包括設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件平臺機(jī)器指令系統(tǒng)和微指令等設(shè)計(jì)環(huán)境為TD－CMA計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱微機(jī)聯(lián)機(jī)軟件等同時(shí)設(shè)計(jì)好基于模型機(jī)的測試驗(yàn)證程序并在設(shè)計(jì)好的硬件平臺上調(diào)試通過以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的模型機(jī)功能的可行性與可靠性在設(shè)計(jì)完成的前提下撰寫出符合要求的課程設(shè)計(jì)說明書并通過設(shè)計(jì)答辯。1.基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺簡單模型機(jī)在具備基本必要的硬件平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)一步要求其機(jī)器指令系統(tǒng)至少要包括五條不同類型指令：如一條輸入指令（假設(shè)助記符為IN條加法指令（假設(shè)助記符為ADD條輸出指令（假設(shè)助記符為OUT一條無條件轉(zhuǎn)移指假設(shè)助記符為JMP一條停機(jī)指假設(shè)助記符為在設(shè)計(jì)好的模型機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個進(jìn)行兩個數(shù)求和運(yùn)算的測試驗(yàn)證程序用以驗(yàn)證模型機(jī)功能的可行性與可靠性。2.在任務(wù)1的基礎(chǔ)上增加機(jī)器指令系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)具有不少于10條機(jī)器指令的復(fù)雜指令系統(tǒng)模型機(jī)，包含算術(shù)邏輯指令、訪問內(nèi)存指令、控制轉(zhuǎn)移指令、輸入輸出指令、停機(jī)指令等。數(shù)據(jù)的尋址方式要包括直接、間接、變址和相對尋址等多種尋址方式用設(shè)計(jì)的復(fù)雜模型機(jī)實(shí)現(xiàn)兩個數(shù)的減法運(yùn)算并判斷差得正負(fù)，差為正數(shù)則輸出A，差負(fù)數(shù)則輸出B，差為零則輸出C。在設(shè)計(jì)好的模型機(jī)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)一個測試驗(yàn)證程序，驗(yàn)證模型機(jī)功能的可行性與可靠性。3、基本模型機(jī)和復(fù)雜模型機(jī)的CPU據(jù)字長為8位，采用定補(bǔ)碼表示。指令字長為8的整數(shù)倍。微指令字長為24。三、設(shè)步驟：1、確定設(shè)計(jì)目標(biāo)

進(jìn)行全面深入的模型機(jī)設(shè)計(jì)需求分析，確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途。2、總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)及硬件實(shí)現(xiàn)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括確定模型機(jī)應(yīng)具有的基本功能部（如運(yùn)算器控制器以及基本的寄存器等等）以及它們之間的數(shù)據(jù)通路。硬件實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)有的基本實(shí)驗(yàn)箱平臺，根據(jù)所設(shè)計(jì)模型機(jī)選擇必要的元器件，并通過接插件（各種連線等）進(jìn)行器件連接，組成所設(shè)計(jì)的模型機(jī)硬件系統(tǒng)（物理機(jī)綜合考慮計(jì)算機(jī)的速率性能價(jià)格比可靠性等要求設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通路不同執(zhí)行指令所需要的邏輯操作就不同計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)也就不一樣在此基礎(chǔ)上在后面的微指令設(shè)計(jì)階段就可以依據(jù)數(shù)據(jù)通路關(guān)系確定模型機(jī)工作過程中的所有微操作，并進(jìn)一步確定微指令格式中的相應(yīng)微命令。3、確定指令系統(tǒng)（機(jī)器指令系統(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。確定相對應(yīng)指令所包含的微操作。4、機(jī)器指令轉(zhuǎn)化為微程序執(zhí)行的相關(guān)設(shè)計(jì)過程2、3完成后，就可以根據(jù)機(jī)器指令系統(tǒng)進(jìn)行指令周期分析，確定出每條機(jī)器指令的CPU周期數(shù)。對于微程序控制的計(jì)算機(jī)，進(jìn)一步確定出每個CPU周期內(nèi)的微操（明確哪些微操作可以安排在同一周期中哪些微操作則不能計(jì)出每條機(jī)器指令的方框圖形式的指令周期流程圖。5、微指令代碼化依據(jù)指令周期流程圖以及指定的微指令格式，將設(shè)計(jì)出程序格式中的各字段（操作控制字段、P測試字段、直接微地址字段）相應(yīng)的二進(jìn)制代碼（即對應(yīng)的微命令編碼6、設(shè)計(jì)微指令的相關(guān)微地址根據(jù)后續(xù)微地址的形成方（直接微地址或P測試轉(zhuǎn)移后重新形成每條微指令的相關(guān)后續(xù)微地址確定好微命令在控存中的存放地址并將所有微命令寫入到控存的相應(yīng)存儲單元中。7、組裝、調(diào)試7.1在總調(diào)試前先按功能模塊進(jìn)行組裝和分調(diào)因?yàn)橹挥懈鞴δ苣K工作正常后才能保證整機(jī)的正常運(yùn)行首先調(diào)試每條微指令功能再調(diào)試每條機(jī)器指令功能。連接所有模塊，用單步微指令方式執(zhí)行機(jī)器指令的微程序流程圖，當(dāng)全部微程序流程圖檢查完后若運(yùn)行結(jié)果正確則在內(nèi)存中裝入一段機(jī)器指令進(jìn)行其

他的運(yùn)行方式等功能調(diào)試及執(zhí)行指令的正確性驗(yàn)證。7.2、當(dāng)所有功能模塊都調(diào)試正常后，進(jìn)入總調(diào)試。根據(jù)設(shè)計(jì)好的模型機(jī)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)一個功能測試驗(yàn)證程序行程序并驗(yàn)證所涉及的模型機(jī)功能是否可行和可靠。四、課設(shè)計(jì)報(bào)告要：課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求打印其中的數(shù)據(jù)通路框圖、微程序流程圖、實(shí)驗(yàn)接線圖用VISIO等繪圖工具軟件繪制或用鉛筆工工整整繪制要求圖文清晰報(bào)告內(nèi)容包括：（1）封面（包括：題目、所在系、班級、學(xué)號、指導(dǎo)教師及時(shí)間等項(xiàng)）（2）任務(wù)書（3）目錄（目錄要層次清晰，要給出標(biāo)題及頁次，目錄的最后一項(xiàng)是無序號的“參考文獻(xiàn)”（4）正文正文應(yīng)按目錄中編排的章節(jié)依次撰寫要求論述清楚文字簡練通順插圖清晰，書寫整潔設(shè)計(jì)”不同于實(shí)驗(yàn)，要充分體現(xiàn)出設(shè)計(jì)”的思想，不能寫成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式文中圖表及公式應(yīng)規(guī)范地繪制和書寫正文是實(shí)踐設(shè)計(jì)報(bào)告的主體，具體由以下幾部分組成：1）課程設(shè)計(jì)題目；2）課程設(shè)計(jì)使用的相關(guān)軟硬件資源；3）設(shè)計(jì)的具體方法和步驟（包括確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途、總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路與硬件設(shè)計(jì)、指令系統(tǒng)、設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程、確定微程序地址、微指令代碼化、組裝、調(diào)試、測試驗(yàn)證程序與功能驗(yàn)證情況4）課程設(shè)計(jì)總結(jié)（包括自己的收獲與體會；遇到的問題和解決的方法等（5）附錄附錄1：數(shù)據(jù)通路圖附錄2：微程序流程圖附錄3：實(shí)驗(yàn)接線圖附錄4：實(shí)驗(yàn)程序及微程序附錄5：參考文獻(xiàn)（資料）五、設(shè)工作量：(1)作品：設(shè)計(jì)的最終作品包括硬件和軟件兩個部分，要求硬件實(shí)現(xiàn)正確，能夠演示并達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。每個學(xué)生（或小組）在作品完成后，要經(jīng)指導(dǎo)教師檢查，同意拆除后方可拆卸。

(2)論文：嚴(yán)格按上述課程設(shè)計(jì)說明書的要求撰寫和裝訂。每個學(xué)生一份。六、成評定標(biāo)準(zhǔn)：課程設(shè)計(jì)的成績分為：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。優(yōu)秀：完成復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，指令系統(tǒng)完備有更新擴(kuò)充。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。良好完成模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)指令系統(tǒng)指令種類豐富有一定的更新調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。中等完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在老師指導(dǎo)下對指令系統(tǒng)有更新調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。及格：完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。調(diào)試成