计算机组成原理课程设计模板

1、计算机组成原理课程设计一、 课程目的1. 在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。2. 为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机的概念。二、 课程内容1 课程原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次课程能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。这里，计算机数据同路的控制将由微程序控制来完成，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个微程序。本课程采用五条机器指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出

2、）、JMP（无条件跳转），其指令格式如下（前四位为操作码）：助记符 机器指令码 说明IN 0000 0000 输入设备上的数据送入R0ADDaddr0001 0000xxxxxxxxR0+addràR0STA addr0010 0000xxxxxxxxR0àaddrOUT addr0011 0000xxxxxxxxaddr àBUSJMP addr0100 0000xxxxxxxxaddràPC其中IN为单子长（8位），其余为双字长指令，xxxxxxxx为addr为对应的二进制地址码。为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必

3、须涉及三个控制台操作微程序。存储器读操作（KRD）：拨动总清零开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“0 0”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。存储器写操作（KWE）：拨动总清零开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“0 1”时，按START微动开关，可对RAM连续手动写入。启动程序：拨动清零总开关CLR后，控制台开关SWB、SWA置为“1 1”时，按START微动开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。SWàR0RAM->BUS, BUS->PCPC->AR, PC+1IN ADD SUB OUT JMP011426010101

4、PC->AR, PC+1RAM->BUS, BUS->IRP(1)(DR1)+(DR2) ->R0R0->DR1RAM->BUS, BUSàDR2RAM->BUS, BUS->ARPC->AR, PC+1RAM->BUS, BUS->DR2RAM->BUS,BUSàARPC->AR, PC+1DR1àLEDR0àDR11011030504061207171316152501R0àDR1(DR1)-(DR2) ->R0010210运行微程序控制台KRP(11)23

5、P(4)PCàAR PC+1PCàAR PC+1RAMàBUSBUSàDR1DR1àRAMDR1àLEDKWE(01)KR0(00)21243020222701(SW)àBUS BUSàDR12000微地址S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8ABCUA5.UA0000 0 0 0 0 0 0 1 1000000100010000010 0 0 0 0 0 0 1 1110110110000010020 0 0 0 0 0 0 0 1100000001 001000030 0 0 0 0 0 0 0 1

6、110000000000100040 0 0 0 0 0 0 0 101000000000101050 0 0 0 0 0 0 1 1010001000000110061 0 0 1 0 1 0 1 1001101000000001070 0 0 0 0 0 0 0 1110000000001101100 0 0 0 0 0 0 0 0001000000000001110 0 0 0 0 0 0 1 1110110110000011120 0 0 0 0 0 0 1 1110110110000111130 0 0 0 0 0 0 1 1110110110001110140 0 0 0 0 0

7、0 1 1110110110010110150 0 0 0 0 0 1 0 1000001000000001160 0 0 0 0 0 0 0 1110000000001111170 0 0 0 0 0 0 0 1010000000010101200 0 0 0 0 0 0 1 1110110110010010210 0 0 0 0 0 0 1 1110110110010100220 0 0 0 0 0 0 0 1010000000010111230 0 0 0 0 0 0 1 1000000000000001240 0 0 0 0 0 0 0 0010000000011000250 0 0

8、0 0 0 1 1 0000101000000001260 0 0 0 0 0 0 0 1101000110000001270 0 0 0 0 1 1 1 0000101000010000300 0 0 0 0 1 1 0 1000101000010001根据以上要求设计数据通路框图，如图6-1所示。ALU(74181)DR1(74273)OUTPUTINPUT地址总线ALU-BDR2(74273)R0(374)AR(74273)MEM(6116)PC(74161)微控器时序IR(74273)CS0CS1CS2W/R数据总线MCN 微代码定义 如表6-1所示。A字段B字段C字段151413选择

9、121110选择987选择000000000001LDR0001RS-B001P(1)010LDDR1010010011LDDR2011011100LDIR100100P(4)101LOAD101ALU-B101110LDAR110PC-B110LDPC A9A8选择00输入设备01存储器10输出设备11本实验设计机器指令程序如下:地址(二进制)内容(二进制)助记符说明0000 00000000 0000INInput deviceàr00000 00010001 0000ADD 0AHR0+0AHàR00000 00100000 10100000 00110010 000

10、0STA0BHR0à0BH0000 01000000 10110000 01010011 0000OUT0BH0BHàLED0000 01100000 10110000 01110100 0000JMP00H00HàPC0000 10000000 00000000 1001xxxx xxxx自定义0000 10100000 00010000 1011求和结果（1） 连接线路（2） 写程序采用手动写入的方式：A 先将机器指令对应的微代码正确的写入到2816中，由于在微程序控制实验中已将微代码写入E2PROM芯片中，对照表42再验证一遍，并且将错误的指令修改过来。B

11、使用控制台KEW的KRD微程序进行机器指令程序的装入和检查。a. 使编程开关处于“RUN”、TTEP开关处于“STEP”状态、STOP开关处于“RUN”状态。b. 微地址存器清零。然后使控制台SWB、SWA开关置为“0 1”，按动一次启动开关START，微地址显示灯显示“010001”（八进制21），再按动一次START开关，微地址灯显示“010100”（24），此时数据开关的内容置为要写入的机器指令，连续两次按下START开关后，即完成该条指令的写入。（仔细阅读KWE的流程，不难发现：机器指令的首地址总清后为零，以后每个循环PC自动加1。所以，每次按动START，只有在微地址灯显示“0101

12、00”（24）时，才设置内容，直到所有机器指令写完。）c. 校验，这是写完程序后必须进行的一个操作。先对微地址进行清零（拨动开关CLR 1à0à1）。PC程序计数器清零，然后使控制台开关SWB、SWA位“0 0”，按动启动START，微地址灯将显示“01000”（20），再按动一次START开关，微地址灯显示“010010”（22），第三次按下START，微地址灯显示位“010111”（27），再按START后，此时输出但愿的数码管显示为该首地址中的内容。不断按动START开关，以后每个循环PC会自动加1，可检查出后续单元内容，每次在微地址灯显示位“010000”时，是将当前地址中的机器指令写入到输出设备中显示。（3） 运行程序a. 使“ST