计算机组成原理课程设计--山东理工大学计算机学院.doc

山东理工大学计算机学院课 程 设 计计算机组成原理班 级 姓 名 学 号 指导教师 二一一年一月十九日课程设计任务书及成绩评定课题名称 基于微程序的复杂模型机设计 I、 题目的目的和要求： 经过一系列硬件课程的学习及相关实验之后，做一个综合的系统性设计，这在硬件方面是一个提高，可进一步培养实践能力。搭建一台8位模型机，指令系统要求有10条以上，其中包括运算类指令、传送类指令、控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。II、 设计进度及完成情况日 期内 容III、 主要参考文献及资料学科部主任 李业德、成绩评定：设计成绩： （教师填写）指导老师： （签字）二 年 月 日 目录第一章 硬件课程设计目的1第二章 硬件课程设计内容1第三章 指令系统列表1第四章 微操作及其流程图2第五章 验证程序5第六章 微程序列表5第七章 心得体会6第一章 硬件课程设计目的经过一系列硬件课程的学习及相关实验之后，做一个综合的系统性设计，这在硬件方面是一个提高，可进一步培养实践能力。第二章 硬件课程设计内容搭建一台8位模型机，指令系统要求有10条以上，其中包括运算类指令、传送类指令、控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。第三章 指令系统列表采用的一般指令格式为：7 43 21 0OP-CODERSRDDATA/ADDR模型机的指令系统：指令名称操作码指令功能输入（IN）0000将数据输入寄存器R0移数（MOV1）0001MOV REG,REG,寄存器直接寻址加法（ADD）0011R0+R1R0，加法运算移数（MOV2）0100MOV DATA,REG立即数直接寻址自增（INC）0110R0+1R0，R0自增无条件跳转（JMP）0111ADDRPC，执行指定的机器指令输出（OUT）1010在LED上输出R0取数（MOV3）1011相对寻址，目标地址PC+Disp，将结果存入R0循环右移（RRC）1101对R0中的数右移一位存入R0停机指令（HALT）1110执行结束第四章 微操作及其流程图本指令系统中所有指令及其对应微操作对应如下：IN R0：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；INPUTR0。MOV R0,R1：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；R0R1。IN R0：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；INPUTR0。ADD R0,R1：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；R0DR1；R1DR2；DR1+DR2R1。MOV R0,2C：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSR0。INC R0：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；R0DR1；DR1+1R0。JMP P1: PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSPC。 P1:OUT R0：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；R0OUTPUT。MOV R0,PC+22：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSDR1；PCDR2；DR1+DR2AR；RAMBUS，BUSR0。RCR R0：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；（229）右移229；229R0。HALT：PCAR，PC+1PC；RAMBUS，BUSIR；0RUN。微操作流程图见下页：微操作流程图：第五章 验证程序IN R0MOV R0,R1IN R0ADD R0,R1MOV R0,2CINC R0JMP P1 P1:OUT R0MOV R0,PC+22RRC R0HALT第六章 微程序列表机器指令及微程序列表如下：机器指令微指令$P0000$P0111$P0220$P0331$P0440$P052C$P0660$P0770$P080A$P0AA0$P0BB0$P0C22$P0DD0$P0EE0$M00018001$M0101ED82$M0200C050$M10001001$M11019201$M12001001$M1301A20A$M0A01B40B$M0B959A01$M1401EDA1$M21009001$M1601A40C$M0C05814D$M0D019B41$M1701ED8E$M0E00D181$M1A070201$M1B01ED8F$M0F00A022$M2201BC23$M2395EA21$M1D31822E$M2E29882F$M2F019801$M1E01801E第七章 心得体会硬件课程设计，从开始到完成总共两天时间，但这两天时间里的每一分每一秒感觉都是新的，因为一直在进步，一直在收获，到最后完成的时候我真真正正的有一种畅快的感觉。第一天早上刚拿到设计要求的时候非常茫然，完全不知道该做什么，如何入手，虽然学过组原也做过简单的实验，但现在要理论联系实际的时候困难就接踵而至了。没办法，先从插线开始。然而，插完线之后又开始不知所措了。中午回去把组原书和微机接口还有实验手册都翻了出来，仔细读了下相关部分，终于摸到一些门道了。于是下午开始对照书上的一个测试程序开始逐行解读，并修改了由于入口地址变化而影响的微指令，最后测试通过。这是一个转折，这种自顶向下的学习方法让我很高效地了解了该做什么，怎么做。于是我开始有目的地编写机器指令和微指令。当然过程中还是遇到了很多问题，这些问题最后通过问老师得以很好的解决。最后我们组终于靠自己完成了课设，这让我们都感到很欣慰，因为我们坚持到了最后，完成了所有的任务，也巩固了以前学过的知识。这是我们最大的收获。经历了两天时间的绞尽脑汁，终于完成了本次硬件课程设计内容。虽然曾经在相关课程中学到了与课程设计有关的内容，但是在此之前并没有机会将理论知识付诸实践。初上手的时候感觉非常茫然，不知该如何下手，但是在老师的悉心指导和同学们之间的热烈讨论，让任务的进行渐渐有了方向，找到了理论和实践相结合的关键所在。随着起初的疑惑一个个得到了老师耐心的解答，在加上我和石磊的不断研究和尝试，设计的思路渐渐清晰，课程设计的进展速度越来越快，终于比规定的时间提前了半天完成。虽然在整个过程中经历了不少挫折，但是最后的成功带来的喜悦和收获让我觉得一切努力都是值得的。八、附录1.微指令格式：WE A9 A8 功能 0 0 0 读INPUT 0 0 1 读RAM 1 0 1 写RAM 1 1 0 写OUTP