計算機(jī)組成原理課程設(shè)計 復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計

計算機(jī)組成原理 電子與信息工程學(xué)院計算機(jī)科學(xué)系1復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計以EL-JY-II計算機(jī)組成原理教學(xué)實驗系統(tǒng)為平臺，根據(jù)模型機(jī)的結(jié)構(gòu)，及內(nèi)部的指令譯碼電路、微指令譯碼電路及微指令格式等設(shè)計一套指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)中包括傳送類指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、移位指令及轉(zhuǎn)移指令；尋址方式包括寄存器尋址、直接尋址及立即尋址等。設(shè)計機(jī)器指令格式以及微程序，按照模型機(jī)數(shù)據(jù)通路設(shè)計實現(xiàn)機(jī)器指令功能的微程序，裝載代碼到EL-JY-II實驗系統(tǒng)中并運(yùn)行。運(yùn)算器ALU由U7—U10四片74LS181構(gòu)成，暫存器1由U3、U4兩片74LS273構(gòu)成，暫存器2由U5、U6兩片74LS273構(gòu)成。微控器部分控存由U13—U15三片2816構(gòu)成。除此之外，CPU的其它部存儲器部分由兩片6116構(gòu)成16位存儲器，地址總線只有低八位有效，因而其存儲空間為00H—FFH。輸出設(shè)備由底板上的四個LED數(shù)碼管及其譯碼、驅(qū)動電路構(gòu)成，當(dāng)D-G2和W/R均為低電平時將數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)送入數(shù)碼管顯示。在開關(guān)方式下，輸入設(shè)備由16位電平開關(guān)及兩個三態(tài)緩沖芯片74LS244構(gòu)成，當(dāng)DIJ-G為低電平時將16位開關(guān)狀態(tài)送上數(shù)據(jù)總線。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線為16位，指令、地址和程序計數(shù)器均為8位。當(dāng)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)打入指令寄存器、地址寄存器和程序計數(shù)器時，只有低8為了向RAM中裝入程序和數(shù)據(jù)，檢查寫入是否正確，并能啟動程序執(zhí)行，必須設(shè)計三個控制操作微程序。存儲器讀操作（MRD撥動清零開關(guān)CLR對地址、指令寄存器清零后，指令譯碼輸入CA1、CA2為“00”時，按“單步”鍵，可對RAM連續(xù)讀操作。存儲器寫操作（MWE撥動清零開關(guān)CLR對地址、指令寄存器清零后，指令譯碼輸入CA1、CA2為“10”時，按“單步”鍵，可對RAM連續(xù)寫操作。啟動程序（RUN撥動開關(guān)CLR對地址、指令寄存器清零后，指令譯碼輸入CA1、CA2為“11”時，按“單步”鍵，即可轉(zhuǎn)入到第01號“取指”微指令，啟動程序運(yùn)行。CA1、CA2由控制總線的E4、E5給出。鍵盤操作方式時由監(jiān)控程序直接由開關(guān)來控制。3模型機(jī)結(jié)構(gòu)框圖4指令譯碼器電路—SA0為強(qiáng)制微地址信號，輸出至微控制器電路；LDR2—LDR0輸出至寄存器堆電路的5本系統(tǒng)設(shè)計的微指令字長24位，其控制位順序如下：654321MARF1、F2、F3三個字段的編碼方案存儲，第一個字的前4位為OP操作，后4位中前兩位為尋址特征標(biāo)識，后兩位為寄存所以采用雙字存儲，第一個字的前4位為OP操作，后4位中前兩位為尋址特征標(biāo)識，后兩位為寄存器標(biāo)識或地址，第二個字總則根據(jù)尋址特征的不6無無7INAX,KIN微地址S3S2S1S0MCNWEF1F2F3UA5...UA00000000000000000010000000010000000000000100000100000000100110000000110000000000000001000001001001010000000010000010001010000000000000001100001100110000000000010000010001110000000000100000011010010000000000000010100010010000000000011000010100000000101110000010110000000000000010011000000000111101110011011001010000000010000010011100000000000100000011110011111011100000000010000010100000000000100100000110100010000000100100001010100100000000100010000018010011000000010000000001010100000000000000111010101000000000001110010110000000000011110010111000000000000001011000000000000000100100011001000000000000100110011010000000000000101000011011000000000000101010011100000000000000000000001011101000000000000101100011110000000000010000011111011111111010000000001000001100000000000000100100100001000000000000011100100010000000000100011100011000000010000011000100100000000000010100101100101101110000000001000001100110000000000010100111100111111010000000001000001101000000000000010101001101001011000000000001000001101010000000000010101011101011100101000000001000001101100000000000010101101101101111111110001001001101110000001101001000001本實驗程序流程圖設(shè)計的二進(jìn)制微代碼表910接接接接接接接接相應(yīng)的微代碼，并和微代碼比較，驗證是否正確。如發(fā)現(xiàn)有誤，則需重新輸入微代碼輸入及顯示電路上的開關(guān)K4撥到off（2）確定清零后，把控制開關(guān)CA1、CA2置為“10顯示“010001”,再按動一次【單步】，微地址燈顯示“010100”,此時通過數(shù)據(jù)輸入11示燈和地址指示燈全滅，置CA1、CA2開關(guān)置為“00”，連續(xù)按【單步】鍵，微地址顯示燈顯次顯示為“010000”時，輸出顯示數(shù)碼管上顯示寫入的機(jī)器指令。讀的過程注代碼輸入及顯示電路上的開關(guān)K4撥到off狀態(tài)通過一周的課程設(shè)計，基本上了解和掌握了模型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)關(guān)于微程始階段主要是參考實驗指導(dǎo)書上提供的實驗，熟悉實驗環(huán)境和實驗設(shè)備，實驗中，我們開始自行設(shè)計公式，用來驗證。同時在實驗中了解到各個器基本理解就是通過實驗三和實驗四把實驗一和實驗二結(jié)合起來，然后利在整個實驗過程中我遇到了許多的麻煩，其中最主要的有機(jī)器的調(diào)試其次就是公式的編寫和驗證。為了滿足要求，不斷的進(jìn)行著調(diào)試。在調(diào)試程序于