组成原理课程设计报告

1、计算机组成原理课程设计计算机组成原理课程设计报 告院系名称 计算机科学与工程学院 班 级 姓 名 学 号 指导教师 题目一1. 问题描述设计一个具有加法和直接寻址方式的模型机（1） 设计内容：设计一台具有输入、输出、加法、存储和跳转功能的模型计算机，并写出工作程序和测试数据验证有设计的指令系统。（2） 设计要求：所设计模型计算机的指令系统共包含五条机器指令：IN（输入）、OUT（输出）、ADD（加法）、STA（存数）、JMP（无条件转移）。STA和JMP为直接寻址。2. 题目分析及设计原理通过IN单元输入数据送R0寄存器，然后寄存器和自身相加，再将结果保存到存储器并送OUT单元显示出来，最后无

2、条件跳转，又重复执行。结合数据通路图设计指令。数据通路图注意读写逻辑控制信号的控制。读写控制逻辑如下：3. 指令设计及编码模型机的指令系统及指令格式如下：助记符机器指令码说明IN RD,PXXXXXXRDpIN->RDADD RD,RS,DXXXXRSRDRS+RD->RDSTA M D,RDXXXXMRDDR0->EOUT P,RSXXXXRSXXPRS->LEDJMP M DXXXXMXXDE->PC指令格式为：指令编码为：;/*Start Of Main Memory Data*/$P 00 20 ;START:IN R0 从IN单元读入数据送R0$P 01

3、 00 ;ADD R0,RO 和自身相加，结果送$P 02 10 ;STA 将结果存入主存$P 03 80 ;OUT R0 输出结果$P 04 E0 ;JMP START 跳转到00单元$P 05 00$P 06 50 ;HLT 停机;/*End Of Main Memory Data*/4. 微指令设计及编码 微指令格式232221201018-1514-1211-98-65-0M23CNWR RDIOMS3-S0A字段B字段C字段MA5-MA0微指令数据流程图PC->ARPC+1NOP0100MEM->IR03P<1>3032OUT38INADDIN->R00

4、1R0->A01IN->AR3034STAJMPHLTNOP35R0->OUT01IN->ARR0->MEM31120135R0->BA+B->R0MEM->R0330405PC->ARPC+1MEM->PC3C1D01二进制微代码表地址十六进制高五位S3-S0A 字段B 字段C 字段MA5-MA00000 00 010000000000000000000000010100 6D 430000000001101101010000110310707000010000111000001110000321830010001100000110

5、0000000000130001404000000000001010000000100040024050000000000100100000001010504B201000001001011001000000001311860120001100000110000000010010122004010010000000000100000000013818603300011000011000000011001133103034000100000011000000110100342804010010100000000100000000013C006D5D000000000110110000011101

6、1D10514100010000010100010100000135000035000000000000000000110101根据指令译码原理图将指令代码译码为微指令入口地址。指令译码原理图如下：微指令编码为：;/*Start Of MicroController Data*/$M 00 000001 ;NOP$M 01 006D43 ;PC->AR,PC加1$M 03 107070 ;MEM->IR,P<1>$M 32 183001 ;IN->R0$M 30 001404 ;R0->A$M 04 002405 ;R0->B$M 05 04B201

7、;A加B->R0$M 31 186012 ;IN->AR$M 12 200401 ;R0->MEM$M 38 186033 ;IN->AR$M 33 103034 ;MEM->R0$M 34 280401 ;R0->OUT$M 3C 006D5D ;PC->AR,PC加1$M 1D 105141 ;MEM->PC$M 35 000035 ;NOP;/*End of MicroController Data*/5. 运行结果及分析1、取指令将PC当前的内容送地址寄存器，在主存中找到该地址处的指令，然后取出指令，送指令寄存器，截图如下：2、 从IN单

8、元输入数据送R0寄存器3、 R0寄存器和自身相加，结果送R0（1）将寄存器R0中的数据送暂存器A，截图如下：（2） 将R0寄存器中的数据送暂存器B，截图如下：（3）寄存器R0和自身相加，结果送到R0寄存器，截图如下：4、 将结果存入主存首先通过IN单元输入一个地址，并在主存中找到该地址，截图如下：5、 取数（1） 通过IN单元输入地址，找到数据在主存中的存储地址，截图如下：（2） 将该地址中的数送到R0寄存器6、 将数据送OUT单元显示出来 题目二1. 问题描述设计一个具有循环右移功能的模型机 1、设计内容设计一台具有输入、输出、数据传送、带进位加法，循环右移、停机等功能的模型机，并写出工作程

9、序和测试程序验证所设计的指令系统。2、 设计要求所设计模型计算机的指令系统共包含六条机器指令：IN（输入）、OUT（输出）、ADC（带进位加法）、RR（循环右移）、MOV（数据传送）、HALT（停机），各条指令的寻址方式为寄存器寻址。2. 题目分析及设计原理通过IN单元输入数据送R0寄存器，然后将寄存器中的数送暂存器A，再通过IN单元输入数据送寄存器R0，并将数据送暂存器B，对A 和B中的数据进行带进位位的加法运算，将结果保存到存储器R0，再将结果循环右移一位，然后将结果送OUT单元显示出来，最后停机。结合数据通路图设计指令。数据通路图3. 指令设计及编码模型机的指令系统及指令格式如下：助记符

10、机器指令码说明MOV RD,RSXXXXRSRDRS->RDADC RD,RSXXXXRSRDRS+RD+cy->RDRRXXXXRSRDRS循环右移->RDIN RD,PXXXXXXRDPIN->RDOUT P,RSXXXXRSXXPRS->LEDHALTXXXX0000停机指令格式为：指令编码为：;/*Start Of Main Memory Data*/$P 00 20; START:IN R0$P 01 10; R0->A$P 02 20; IN->R0$P 03 00; ADD$P 04 40; RR$P 05 30; OUT R0$P 06

11、 50; HLT 停机;/*End Of Main Memory Data*/4、微指令设计及编码 微指令格式232221201018-1514-1211-98-65-0M23CNWR RDIOMS3-S0A字段B字段C字段MA5-MA0微指令数据流程图PC->ARPC+1NOP0100MEM->IR03P<1>3032ADD30ININ->R001R0->A01R0->BA+B+cy->R03104RROUTHLTR0->AA右移移位->R0R0->OUTNOP3501343305010135二进制微代码表地址十六进制高五位S

12、3-S0A 字段B 字段C 字段MA5-MA00000 00 010000000000000000000000010100 6D 4300000000011011010100001103107070000100001110000011100003218300100011000001100000000000131001404000000000001010000000100300024050000000000100100000001000405320100000101001100100000000130001405000000000001010000000101050332010000001100

13、110010000000013328040100101000000001000000000135000035000000000000000000110101根据指令译码原理图将指令代码译码为微指令入口地址。指令译码原理图如下：微指令编码为：;/*Start Of MicroController Data*/$M 00 000001; NOP$M 01 006D43; PC->AR,PC+1$M 03 107070; MEM->IR,P<1>$M 32 183001; IN->R0$M 31 001401; R0->A$M 32 183001; IN->

14、R0$M 30 002404; R0->B$M 04 053201; A+B+CY->R0$M 34 001405; R0->A$M 05 033201; RR$M 33 280401; R0->OOUT$M 35 000035; NOP;/*End of MicroController Data*/5. 运行结果及分析1、 取指令将PC当前的内容送地址寄存器，在主存中找到该地址处的指令，然后取出指令，送指令寄存器，截图如下：2、从IN单元输入数据送R0寄存器3、将寄存器R0中的数据送暂存器A中4、 对数据进行带进位位的加法运算，结果送寄存器R05、 将结果循环右移（1

15、） 、首先将结果送入暂存器A（2） 、将结果循环右移后送R0寄存器6、 将最终结果送OUT单元显示出来 题目三1. 问题描述设计一个具有带借位减法和存储功能的模型机1、设计内容设计一台具有输入、输出、数据传送、带借位减法，存数、取数等功能的模型机，并写出工作程序和测试程序验证所设计的指令系统。2、设计要求所设计模型计算机的指令系统共包含六条机器指令：IN（输入）、OUT（输出）、SBC（带借位减法）、LDA(取数）、STA（存数）、MOV（数据传送），其中存数、取数指令的寻址方式为间接寻址。2. 题目分析及设计原理通过IN单元输入数据送R0寄存器，然后将寄存器中的数送暂存器A，再通过IN单元输

16、入数据送寄存器R0，并将数据送暂存器B，对A 和B中的数据进行带借位的减法运算，将结果送存储器R0，再将结果保存到存储器，然后从存储器中取出数据送OUT单元显示出来，最后停机。结合数据通路图设计指令。数据通路图如下3. 指令设计及编码模型机的指令系统及指令格式如下：助记符机器指令码说明MOV RD,RSXXXXRSRDRSàRDSBC RD，RSXXXXRSRDRS-RD+cyàRDLAD M D，RDXXXXRSRDD（D）àRDSTA M D，RDXXXXMRDDRDà（D）IN RD，PXXXXXXRDPINàRDOUT P，RSXXXX

17、RSXXPRSàLED指令格式为：指令编码为：;/*Start Of Main Memory Data*/$P 00 20; START:IN R0$P 01 00; R0->A$P 02 20; IN->R0$P 03 00; SBC$P 04 40; STA$P 05 60; LDA$P 06 30; OUT R0$P 07 50; 停机;/*End Of Main Memory Data*/4. 微指令设计及编码 微指令格式232221201018-1514-1211-98-65-0M23CNWR RDIOMS3-S0A字段B字段C字段MA5-MA0微指令数据流程图

18、00PC->ARPC+1NOP01MEM->IR03P<1>3032SBC30ININ->R001R0->A01R0->BA-B ->R03104STAOUTHLTIN->ARR0->MEMR0->OUTNOP3501343305010135IN->ARMEM->R0360601LDA二进制微代码表地址十六进制高五位S3-S0A 字段B 字段C 字段MA5-MA00000 00 010000000000000000000000010100 6D 430000000001101101010000110310707000

19、0100001110000011100003218300100011000001100000000000131001404000000000001010000000001300024040000000000100100000001000405B2010000010110110010000000013418600500011000001100000000001010520040100100000000001000000000136186006000110000110000000000110061030010001000000110000000000013328040100101000000001

20、000000000135000035000000000000000000110101根据指令译码原理图将指令代码译码为微指令入口地址。指令译码原理图如下：微指令编码为：;/*Start Of MicroController Data*/$M 00 000001; NOP$M 01 006D43; PC->AR,PC+1$M 03 107070; MEM->IR,P<1>$M 32 183001; IR->A$M 31 001401; R0->A$M 32 183001; IR->R0$M 30 002404; R0->B$M 04 05B201;

21、 A-B->R0$M 34 186005; IN->AR$M 05 200401; R0->MEM$M 36 186006; IN->AR$M 06 103001; MEM->R0$M 33 280401; R0->OUT$M 35 000035; NOP;/*End of MicroController Data*/6. 运行结果及分析1、取指令将PC当前的内容送地址寄存器，在主存中找到该地址处的指令，然后取出指令，送指令寄存器，截图如下：2、从IN单元输入数据送R0寄存器3、将寄存器R0中的数据送暂存器A中4、 从IN单元输入数据送R0寄存器5、将寄存器R0中的数据送暂存器B中6、 对数据进行带借位减法运算后结果送R0寄存器7、 将结果保存到存储器 从IN单元输入要存入的地址，再将数据保存如该地址中。截图如下：8、 从存储器中将数据取出送R0寄存器9、将结果送OUT