復(fù)雜模型計(jì)算機(jī)方案任務(wù)書

個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱 計(jì)算機(jī)組成原理課題名稱復(fù)雜模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班 級(jí)學(xué) 號(hào)<填全稱）姓 名指導(dǎo)教師陳華光、陳多、鄧作杰2018年9月日個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理課 題復(fù)雜模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)<填全稱）指導(dǎo)老師陳華光、陳多、鄧作杰審 批陳華光任務(wù)書下達(dá)日期2018年9月3日任務(wù)完成日期2018年9月日一、設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用1．設(shè)計(jì)內(nèi)容模型機(jī)是由五個(gè)部分組成的計(jì)算機(jī)，通過它可以理解計(jì)算機(jī)整機(jī)的結(jié)構(gòu)及功能，理解 CPU、存儲(chǔ)器、中斷控制器、總線的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)邏輯和各部件之間的接口關(guān)系。本次課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是利用西安唐都公司的

TDN-CM++

的內(nèi)部可編程資源，設(shè)計(jì)一個(gè)模型計(jì)算機(jī)。本課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過部件級(jí)的模型機(jī)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，使學(xué)生理解計(jì)算機(jī)由

5部分組成，掌握計(jì)算機(jī)的工作過程，從“指令—微指令—微操作”概念的理解，從而清晰地建立計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念，并培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。2．設(shè)計(jì)要求：(1>借助于 TDN-CM++的內(nèi)部可編程資源，運(yùn)算器單元，控制存儲(chǔ)器，微命令寄存器，地址轉(zhuǎn)移邏輯，微地址寄存器，控制時(shí)序信號(hào)單元，寄存器組，總線，輸入輸出單元等，用微程序的方式設(shè)計(jì)一臺(tái)的模型計(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)包括模型計(jì)算機(jī)組成的設(shè)計(jì)，指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并用匯編語言完成設(shè)計(jì)并調(diào)試成功。(2>復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)要求 (參考P107-115>模型機(jī)設(shè)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、訪問及轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)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。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，即無條件轉(zhuǎn)移<JMP）、結(jié)果為零或有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令<BZC）。設(shè)計(jì)2條I/O指令，輸入<IN）和輸出<OUT）指令采用單字節(jié)指令。設(shè)計(jì)停機(jī)指令1條用單字節(jié)表示。(3>調(diào)試的程序第一組地址<H）內(nèi)容<H）助記符說明$P0044IN01R0INPUTdevice->R0$P0146IN01R2INPUTdevice->R2$P0298ADCR2R0R2+R0+CY->R0$P0381MOVR0R1R0->R1$P04F5RLCR1R1R1右移一位$P050CBZC000000->PC$P0600個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用第二組地址<H）內(nèi)容<H）助記符說明$P0045IN01R1INPUTdevice->R1$P0100LDA0000R0(20>->R0$P0220$P0386MOVR1R2R1->R2$P04A8SBCR2R0R2-R0-CY->R0$P05F5RLCR1R1R1右移一位$P060CBZC000000->PC$P0700第三組地址<H）內(nèi)容<H）助記符說明$P0046IN01R2INPUTdevice->R2$P0184MOVR2R0R2->R0$P0244IN01R0INPUTdevice->R0$P0398ADCR2R0R2+R0+CY->R0$P04E2COMR2NOTR2->R0$P0506STA000AR2R2->(0A>$P060A$P070CBZC000000->PC$P0800在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以小組為單位完成相關(guān)的系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)測試和記錄并進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?。要?同一小組的每個(gè)同學(xué)必須分析一條不同的機(jī)器指令的微程序的組成 ,說明組成該機(jī)器指令的每一條微指令的微命令 (不同的控制信號(hào)的組成 >。第1組－第3組的要求修改一條微指令。(4>按本任務(wù)書的要求，編寫《課程設(shè)計(jì)報(bào)告》 <Word文檔格式）。并用 A4的復(fù)印紙打印并裝訂。(5>在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，請各班學(xué)習(xí)委員收齊課程設(shè)計(jì)報(bào)告在星期五交陳華光老師。3．分組及安排個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用分4組，學(xué)號(hào)除以4取余數(shù)，余數(shù)為0的同學(xué)做帶移位基本模型機(jī)1、余數(shù)為1的同學(xué)做復(fù)雜模型機(jī)1，余數(shù)為2的同學(xué)做復(fù)雜模型機(jī)2，余數(shù)為3的同學(xué)做復(fù)雜模型機(jī)3，每個(gè)組必須獨(dú)立完成指定的題目，每個(gè)同學(xué)按要求獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。4．成績評(píng)定程序設(shè)計(jì)方案是否合理；程序設(shè)計(jì)是否正確；調(diào)試結(jié)果；設(shè)計(jì)說明書的質(zhì)量高低；答辯時(shí)回答問題情況；課程設(shè)計(jì)周表現(xiàn)情況；總評(píng)成績記入“課程設(shè)計(jì)成績評(píng)分表”。二、進(jìn)度安排第1周-2周，具體安排如下：星期時(shí)間班級(jí)內(nèi)容地點(diǎn)第1周任務(wù)安排E-510接線E-510調(diào)試E-510系統(tǒng)調(diào)試實(shí)現(xiàn)E-510接線E-510調(diào)試E-510系統(tǒng)調(diào)試實(shí)現(xiàn)E-510附：課程設(shè)計(jì)報(bào)告裝訂順序：封面、任務(wù)書、目錄、正文、評(píng)分表、附件

<A4

大小的圖紙及程序清單）。 正文總字?jǐn)?shù)要求在 5000字以上<不含源程序代碼）。(以下內(nèi)容僅供參考，同學(xué)自己獨(dú)立完成 >目錄一、課題的主要功能二、總體設(shè)計(jì)方案1、模型機(jī)的邏輯框圖2、用框圖語言表示模型機(jī)的指令執(zhí)行流程三、數(shù)據(jù)格式和尋址方式的設(shè)計(jì)1、數(shù)據(jù)格式2、指令格式個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用四、指令和微程序的設(shè)計(jì)五、線路連接圖六、微程序流程及說明七、課程設(shè)計(jì)的收獲及體會(huì)八、參考資料計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系課程設(shè)計(jì)評(píng)分表(以下內(nèi)容僅供參考，同學(xué)自己獨(dú)立完成 >一、課題的主要功能二、總體設(shè)計(jì)方案(1>復(fù)雜模型機(jī)的邏輯框圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用以控制器為中心，首控制器從指令寄存器取得指令，編譯指令，再輸出微控制信號(hào)，控制ALU的運(yùn)算，PC加一，并且從RAM中取出數(shù)據(jù)運(yùn)算，運(yùn)算后再把結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線存到RAM，在指令寄存器讀去下一條指令，依次循環(huán)。圖1復(fù)雜模型計(jì)算機(jī)邏輯框圖2、用框圖語言表示模型機(jī)的指令執(zhí)行流程(下圖僅供參考,取自己用到的指令,取部分框圖>個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖2模型計(jì)算機(jī)邏輯框圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用三、數(shù)據(jù)格式和尋址方式的設(shè)計(jì)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)，且字長為８位，其格式如下：７ ６５４３２１０符號(hào) 尾數(shù)其中第7位為符號(hào)位，相對于十進(jìn)制數(shù)值表示范圍是：－ 27 X27－1。2、模型機(jī)的尋址方式 (只要寫出你的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到的即可 >操作數(shù)的尋址就是尋找形成操作數(shù)在主存中的地址的方法。設(shè)指令格式如下：操作碼<OP）尋址特征 形式地址形式地址<D）：指令地址字段中給出的地址。有效地址<EA）：形式地址經(jīng)過一定計(jì)算而得到的操作數(shù)的實(shí)際地址。常用尋址方式如下：(1>隱含尋址：指令中不指出操作數(shù)的地址，而是隱含在累加器或堆棧等，由它們給出操作數(shù)。(2>立即尋址：指令的地址字段指出的不是操作數(shù)的地址，而是操作數(shù)本身。即數(shù)據(jù)data=D。(3>直接尋址：操作數(shù)的地址直接在指令中給出，即操作數(shù)的有效地址為EA=D。(4>間接尋址：指令的形成地址D在主存相應(yīng)單元中的內(nèi)容是操作數(shù)的地址，即操作數(shù)的有效地址為EA=<D）。(5>寄存器尋址：指令中給出的是寄存器號(hào)R，操作數(shù)就是寄存器中的內(nèi)容，即data=<R）。(6>寄存器間接尋址：指令中給出的是寄存器號(hào)R，而操作數(shù)的地址就是寄存器中的內(nèi)容，即EA=<R）。(7>相對尋址：操作數(shù)地址為程序計(jì)數(shù)器PC中的內(nèi)容與指令中給出的地址偏移量D之和，位移量D通常以補(bǔ)碼形式給出，可正可負(fù)。即EA=<PC）+D。(8>基址尋址：操作數(shù)地址為基址寄存器中的內(nèi)容與指令中給出的地址偏移量D之和，即EA=<R）基址+D(9>變址尋址：操作數(shù)地址為變址寄存器中的內(nèi)容與指令中給出的地址偏移量D之和，個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用3、指令格式(p107-115>由于本模型機(jī)機(jī)器字長只有8位二進(jìn)制長度，故使用單字長指令和雙字長指令。根據(jù)要求,設(shè)計(jì)該模型機(jī)能執(zhí)行的不同指令，例指令格式及功能如下：(1> 算術(shù)邏輯運(yùn)算指令9條算術(shù)邏輯指令的名稱、功能和具體格式見表 7.2-1。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用算術(shù)邏輯運(yùn)算指令用單字節(jié)表示，尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如下：７６５４ ３２ １０OP-CODE rs rd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00 R0R1R2(2>訪問指令及轉(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：7654321000MOP-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M有效地址E說明00E=D直接尋址01E=<D）間接尋址10E=<RI）+DRI變址尋址11E=<PC）+D相對尋址(3>I/O指令輸入<IN）和輸出<OUT）指令采用單字節(jié)指令，其格式如下：其中，addr=01時(shí)，選中“INPUTDEVICE”中的開關(guān)組作為輸入設(shè)備，addr=10時(shí)，選中“OUTPUTDEVICE”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：HALT指令，用于實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用四、指令和和微程序的設(shè)計(jì)(1>．指令系統(tǒng)本模型機(jī)共有 16條基本指令，其中算術(shù)邏輯指令７條，訪問內(nèi)存指令和程序控制指令４條，輸入輸出指令２條，其它指令1條。表X列出了各條指令的格式、匯編符號(hào)、指令功能。按照系統(tǒng)建議的微指令格式，參照微指令流程圖，將每條微指令代碼化，譯成二進(jìn)制代碼表，表 X即為將圖 X微程序流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化而成的“二進(jìn)制微代碼表”。并將二進(jìn)制代碼表轉(zhuǎn)換為聯(lián)機(jī)操作時(shí)的十六進(jìn)制格式文件，見下表 X。242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCμA5μA5μA5μA5μA5μA5要求,同一小組的每個(gè)同學(xué)必須分析一條不同的機(jī)器指令的微程序的組成 ,說明組成該機(jī)器指令的每一條微指令的微命令 (不同的控制信號(hào)的組成 >。五、線路連接圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用六、微程序流程及說明要求,同一小組的每個(gè)同學(xué)必須截取不同的機(jī)器指令的微程序流程圖的一致！

,主要是與四中分析七、課程設(shè)計(jì)的收獲及體會(huì)八、參考資料個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用[1]陳華光.