计算机组成原理课程设计

1、计算机组成原理课程设计说明书题目: 子程序调用求三个数中最小数 院 系：计算机科学与工程学院专业班级： 物联网14-2 学 号： 2014302923 学生姓名： 李晓龙 指导教师： 陈科澎 2016年06月12日 3安徽理工大学课程设计（论文）任务书 计算机科学与工程 学院 计算机硬件 教研室学 号2014302923学生姓名李晓龙专业（班级）物联网14-2班设计题目 子程序调用求三个数中最小数设计技术参数1.本系统采用DJ-CPTH超强型计算机组成原理教学实验系统搭建电路图，在实验箱上实现指令系统；2.用软件工程中的可行性研究以及分析方法，进行系统分析。设计要求1. 在基本摸拟机的基础上构

2、建一组能够实现输入、输出加、减、逻辑与、逻辑或、逻辑非、转移指令等8个功能的指令，这些指令的助记符不得与指导书上相同；2. 指令包括立即寻址、寄存器直接寻址、存储器直接寻址三种寻址方式；3. 利用新构建的指令系统编程实现。输入3个数，求最小值（利用子程序调用）工作量1. 要求设计说明书的字数在000字以上；2. 画出流程图，编写微指令代码和程序。工作计划 1.理解设计题目分析设计要求，制定设计计划；2.查阅资料和请教老师解决自己不理解的地方，编写源程序和指令；3.在计算机和CPTH实验仪的支持下，调入指令系统和程序,运行,测试,完成系统的设计；4.完成课程设计报告并提交。参考资料1蒋本珊.计算

3、机组成原理.第二版.北京:清华大学出社.20082李敬兆.8086/8088和基于RAM核汇编语言程序设计.第二版.合肥:中国科学技术大学出版社.2012 3白中英.计算机组成原理.第二版.北京：科学出版社.1998 4 DJ-CPTH超强型计算机组成原理与系统结构实验指导书指导教师签字教研室主任签字2016年6月12日安徽理工大学程序设计训练评分表学生姓名： 李晓龙 学号： 2014302923 专业班级： 物联网2班 程序设计训练题目： 子程序调用求三个数中最小数 评价单元评价要素评价内涵满分评分知识水平30%文献查阅与知识运用能力能独立查阅文献资料，并能合理地运用到程序设计训练之中；能将

4、所学课程（专业）知识准确地运用到程序设计之中，并归纳总结本程序设计训练所涉及的有关课程知识20程序设计方案设计能力程序设计整体思路清晰，程序设计方案合理可行10说明书质量50%难度等级与程序设计训练任务书题目难度等级相关10写作水平整体思路清晰，结构合理，层次分明，语言表达流畅，综合概括能力强30写作规范符合程序设计训练报告的基本要求，用语、格式、图表、数据及各种资料引用规范（符合标准）10学习表现20%工作量程序设计训练工作量饱满，能按时完成程序设计训练规定的工作量10学习态度学习态度认真，遵守程序设计阶段的纪律，作风严谨，按时完成程序设计规定的任务，按时上交程序设计训练有关资料10成绩：

5、指导教师： 2016年6月12日摘要本次计算机组成原理课程设计课题是基本模型机的设计与实现。利用CPU与简单模型机来实现计算机组成原理课程及实验中所学到的实验原理和编程思想，在DJ-CPTH试验仪的支持下，编写指令的应用程序，用微程序控制器实现了一系列的指令功能，最终达到将理论与实践相联系。本次设计完成了各指令的格式以及编码的设计，实现了各机器指令代码，设计基本模型机的指令系统，利用新构建的指令系统编程，实现了通过子程序调用，来实现输入3个数，求最小值的功能。关键字：计算机组成原理，指令，模型机，子程序调用，求最小值18目录摘要1第一章 程序设计3 1.1设计背景31.2 模型机寻址

6、方式51.3 设计目标5第二章 指令系统设计62.1基本指令及其功能62.2微指令如下表所示：6第三章 程序设计与调试83.1 程序设计思想83.2 程序代码83.3 程序流程图93.4 调试程序10第四章 总结17参考文献18第一章 程序设计 1.1设计背景通过计算机组成原理理论课和几次实验的学习，尝试设计八类机器指令，并编写相应的微程序，再经过调试指令和CPTH使其在微程序的控制下完成循环右移。本课程设计的模型机的指令码为6位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。在微程序控制方式下，用指令码作为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。在本模型机中，一条指令最多分为

7、四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有24位控制位以控制寄存器的输入输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。简言之，这次设计，循环右移将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一条微程序，一条微程序又有若干微指令组成，一条微指令的功能由24位控制位实现。本设计是在CPTH，DJ51仿真开发系统实现的。24位控制位分别介绍如下：XRD：外部设备读信号，当给出个外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。EMWR：程序存储器EM写信号。EMR

8、D：程序存储器EM读信号。PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，有EMWR和EMRD决定将DBUS数据写入EM中，还是从EM读出数据到DBUS。IREN：将程序存储器EM独处的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPCEINT：中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。ELP：PC打入允许，与指令寄存器的IR2.，IR3位结合，控制程序跳转。MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MAR。MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里。

9、STEN：将数据总线DBUS上数据存到堆栈寄存器里。RRD：读寄存器组R0-R3，寄存器R？的选择由指令的最低两位决定。RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R？的选择由指令的最低两位决定。CN：决定运算器是否带进位移位，CN=1带进位，CN=0不带进位。FEN：将标志位存入ALU内部的标志寄存器。X2，X1，X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的哪个寄存器，见表1-1：表1-1 寄存器选择控制表AEN：将数据总线DBUS的打入累加器A中。WEN：将数据总线DBUS的值打入工作寄存器W中。S2,S1,S0三位组合决定ALU做何种运算，见表1-2所示：表1-2 运算器功能控制 1.2 模型机

10、寻址方式模型机的寻址方式分五种：1、累加器寻址：操作数为累加器A，例如“CPL A”是将累加器A 值取反，还有些指令是隐含寻址累加器A，例如“OUT”是将累加器A的值输出到输出端口寄存器OUT。2、寄存器寻址：参与运算的数据在R0-R3 的寄存器中，例如 “T8ADD A，R0”指令是将寄存器R0 的值加上累加器A的值，再存入累加器A中。3、 寄存器间接寻址：参与运算的数据在存储器EM 中，数据的地址在寄存器R0-R3中，如 “T8MOV A，R1”指令是将寄存器R1 的值做为地址，把存储器EM 中该地址的内容送入累加器A中。4、 存储器直接寻址：参与运算的数据在存储器EM 中，数据的地址为指

11、令的操作数。例如“AND A，40H”指令是将存储器EM 中40H 单元的数据与累加器A的值做逻辑与运算，结果存入累加器A。5、立即数寻址：参与运算的数据为指令的操作数。例如 “T8SUB A，#10H”是从累加器A中减去立即数10H，结果存入累加器A。1.3 设计目标(1)在基本模型机的基础上构建一组能实现输入、输出、加、减、逻辑与、逻辑或、逻辑非、转移指令等8个功能的指令,这些指令的助记符不得与指导书上相同。(2)指令包括立即数寻址、寄存器直接寻址、存储器直接寻址、寄存器寻址和累加器寻址等寻址方式。(3)利用新构建的指令系统编程，实现通过子程序调用，输入3个数，求最小值的功能。第二章 指令

12、系统设计2.1基本指令及其功能自定义的指令系统：（1）LDLXL R?,A :表示传送指令，寄存器寻址方式,传送到R？中；（2）LDLXL R?,#*:表示将立即数传送到寄存器R中；（3）LDLXL A,R? :表示将R?的值传送到A中；（4）AJMPLXL * :表示无条件跳转（转移）指令，跳转到*地址处执行；（5）AJCLXL * :表示判断是否小于零，小于零时跳转；（6）JIANLXL A,R? :减法指令，表示将A与R相减，并将结果放到累加器A中；（7）ORDERLXL *:调用子程序；（8）RETURNLXL：子程序返回；（9）NULL :执行空语句；2.2微指令如下表所示：微指令如

13、下表所示：第三章 程序设计与调试3.1 程序设计思想此次课程设计主要目的是实现用子程序调用查询0的个数我的设计思想是：（1） 先输入一个数存入寄存器R1中；（2） 然后向R2中输入第二个数，调用子程序判断，将较小的数存入R1中；（3） 再向R3中输入第二个数，调用子程序判断，将较小的数存入R1中；（4） 将R1中的数放入R3，完成实验。3.2 程序代码在CPTH软件下，调入自定义的指令系统（new.mic），在源程序下输入下列代码：LDLXL R1,#55H /将第一个立即数存入R1中LDLXL R2,#75H /将第二个立即数存入R2中ORDERLXL X /跳转到子程序XLDLXL A,R

14、2LDLXL R1,A /将R2的值赋给R1LDLXL R2,#45H /将第三个立即数存入R2中ORDERLXL X /跳转到子程序XLDLXL A,R2LDLXL R1,A /将R2的值赋给R1LDLXL A,R1LDLXL R3,A /将R1的值赋给R3AJMPLXL LOOP3X: /调用子程序，比较数的大小 LDLXL A,R1 JIANLXL A,R2 AJCLXL LOOP1 /若寄存器A中的数小于R2中的数，则执行跳转指令 AJMPLXL LOOP2LOOP1: /跳转指令，负责将R1的值赋给R2 LDLXL A,R1 LDLXL R2,ALOOP2: NULLRETURNLX

15、L /子程序返回LOOP3: NULLAJMPLXL LOOP3END3.3 程序流程图流程图由主程序流程图和子程序流程图老办法组成最小值存入R3中，程序结束数据初始化作差比较产生借位NY调用子程序R2数据初始化作差比较产生借位NY调用子程序图3-1主程序流程图子程序调用两个寄存器数值比较结果小于0跳转指令NY子程序返回图3-2子程序流程图3.4 调试程序（1）程序测试1>向R1中输入立即数55H2>像R2中输入753>PC值打入地址寄存器MAR4>PC值打入堆栈寄存器ST5.>存储器EM值打入指令寄存器PC6>取出下一条指令7>将R1寄存器的值存到A

16、寄存器中8>将R2寄存器的值存到W寄存器中9>A和W执行运算，结果存到A寄存器中10>将两个数之间的最小值存入R1寄存器中向R2中输入立即数31H，重复2>-10>步骤11>将R1中所存最小数放入R3中第四章 总结 经过几周的连续计算机组成原理课程设计，我深深地了解了自己的不足，欠缺扎实的基础知识，此次课程设计让我受益良多，虽然有很多地方依靠依靠了同学，但是让我体会到了合作探讨的乐趣，同时深深地感到距离同学的差距，找到自己的不足，让自己更好的进步。通过这次课程设计，也让我学会了宽容理解，如何与同学很好的相处，相互学习，相互监督。再者，让我对于团队的协作有了更

17、深刻的理解，如何明确分工或者分配任务才能更快更好的完成，如何设计如何实践才能更好的理解学习内容，合理安排各自的任务和时间，才能把团队的作用发挥最大，达到一加一大于二。在课程设计中遇到的难题，很多时候大家都很困扰，搜集资料或者演算等都有难度，遇到困难是常有的事，每个人都会遇到困难，我们共同协作克服困难的时候，心情是真的很开心，在学习中因为战胜困难而收获的喜悦是难以言表的。我们非常珍惜学习中这样的机会，面对困难总是迎难而上，对我们的积极性和兴趣有很大的提高。课程设计中积累了很多的宝贵的经验，容易出错的地方总会让自己十分的小心，反复的检验，有瑕疵的地方总要想办法解决处理，力求完美，不能将就。最后，我们需要在今后的学习中更加努力，更加仔细，更加认真，需要更上一层楼。参考文献1王诚，宋佳兴，董长洪等.计算机组成原理实验指导书. 清华大学出版社,20