计算机组成原理课程设计任务书

《计机组原理课程设计一、设任务：1、基本模型机设计与实现；2、在基本模型机设计的基础上设计一台复杂模型机。二、功指标和设计求：利用所学过的理论知识特别是微程序设计的思想设计基于微程序控制器的模型计算机包括设计相应的硬件平台机器指令系统和微指令等设计环境为TD－CMA计算机组成原理教学实验箱微机联机软件等同时设计好基于模型机的测试验证程序并在设计好的硬件平台上调试通过以验证所设计的模型机功能的可行性与可靠性在设计完成的前提下撰写出符合要求的课程设计说明书并通过设计答辩。1.基本模型机设计与实现设计一台简单模型机在具备基本必要的硬件平台的基础上进一步要求其机器指令系统至少要包括五条不同类型指令：如一条输入指令（假设助记符为IN条加法指令（假设助记符为ADD条输出指令（假设助记符为OUT一条无条件转移指假设助记符为JMP一条停机指假设助记符为在设计好的模型机基础上设计一个进行两个数求和运算的测试验证程序用以验证模型机功能的可行性与可靠性。2.在任务1的基础上增加机器指令系统的功能设计具有不少于10条机器指令的复杂指令系统模型机，包含算术逻辑指令、访问内存指令、控制转移指令、输入输出指令、停机指令等。数据的寻址方式要包括直接、间接、变址和相对寻址等多种寻址方式用设计的复杂模型机实现两个数的减法运算并判断差得正负，差为正数则输出A，差负数则输出B，差为零则输出C。在设计好的模型机基础上，进一步设计一个测试验证程序，验证模型机功能的可行性与可靠性。3、基本模型机和复杂模型机的CPU据字长为8位，采用定补码表示。指令字长为8的整数倍。微指令字长为24。三、设步骤：1、确定设计目标

进行全面深入的模型机设计需求分析，确定所设计计算机的功能和用途。2、总体结构、数据通路设计及硬件实现总体结构设计包括确定模型机应具有的基本功能部（如运算器控制器以及基本的寄存器等等）以及它们之间的数据通路。硬件实现基于现有的基本实验箱平台，根据所设计模型机选择必要的元器件，并通过接插件（各种连线等）进行器件连接，组成所设计的模型机硬件系统（物理机综合考虑计算机的速率性能价格比可靠性等要求设计合理的数据通路结构数据通路不同执行指令所需要的逻辑操作就不同计算机的结构也就不一样在此基础上在后面的微指令设计阶段就可以依据数据通路关系确定模型机工作过程中的所有微操作，并进一步确定微指令格式中的相应微命令。3、确定指令系统（机器指令系统）确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。确定相对应指令所包含的微操作。4、机器指令转化为微程序执行的相关设计过程2、3完成后，就可以根据机器指令系统进行指令周期分析，确定出每条机器指令的CPU周期数。对于微程序控制的计算机，进一步确定出每个CPU周期内的微操（明确哪些微操作可以安排在同一周期中哪些微操作则不能计出每条机器指令的方框图形式的指令周期流程图。5、微指令代码化依据指令周期流程图以及指定的微指令格式，将设计出程序格式中的各字段（操作控制字段、P测试字段、直接微地址字段）相应的二进制代码（即对应的微命令编码6、设计微指令的相关微地址根据后续微地址的形成方（直接微地址或P测试转移后重新形成每条微指令的相关后续微地址确定好微命令在控存中的存放地址并将所有微命令写入到控存的相应存储单元中。7、组装、调试7.1在总调试前先按功能模块进行组装和分调因为只有各功能模块工作正常后才能保证整机的正常运行首先调试每条微指令功能再调试每条机器指令功能。连接所有模块，用单步微指令方式执行机器指令的微程序流程图，当全部微程序流程图检查完后若运行结果正确则在内存中装入一段机器指令进行其

他的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证。7.2、当所有功能模块都调试正常后，进入总调试。根据设计好的模型机，进一步设计一个功能测试验证程序行程序并验证所涉及的模型机功能是否可行和可靠。四、课设计报告要：课程设计报告要求打印其中的数据通路框图、微程序流程图、实验接线图用VISIO等绘图工具软件绘制或用铅笔工工整整绘制要求图文清晰报告内容包括：（1）封面（包括：题目、所在系、班级、学号、指导教师及时间等项）（2）任务书（3）目录（目录要层次清晰，要给出标题及页次，目录的最后一项是无序号的“参考文献”（4）正文正文应按目录中编排的章节依次撰写要求论述清楚文字简练通顺插图清晰，书写整洁设计”不同于实验，要充分体现出设计”的思想，不能写成实验报告的形式文中图表及公式应规范地绘制和书写正文是实践设计报告的主体，具体由以下几部分组成：1）课程设计题目；2）课程设计使用的相关软硬件资源；3）设计的具体方法和步骤（包括确定所设计计算机的功能和用途、总体结构与数据通路与硬件设计、指令系统、设计指令执行流程、确定微程序地址、微指令代码化、组装、调试、测试验证程序与功能验证情况4）课程设计总结（包括自己的收获与体会；遇到的问题和解决的方法等（5）附录附录1：数据通路图附录2：微程序流程图附录3：实验接线图附录4：实验程序及微程序附录5：参考文献（资料）五、设工作量：(1)作品：设计的最终作品包括硬件和软件两个部分，要求硬件实现正确，能够演示并达到设计指标的要求。每个学生（或小组）在作品完成后，要经指导教师检查，同意拆除后方可拆卸。

(2)论文：严格按上述课程设计说明书的要求撰写和装订。每个学生一份。六、成评定标准：课程设计的成绩分为：优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。优秀：完成复杂模型机的设计与实现，指令系统完备有更新扩充。调试成功。文档规范齐全。良好完成模型机的设计与实现指令系统指令种类丰富有一定的更新调试成功。文档规范齐全。中等完成基本模型机的设计与实现在老师指导下对指令系统有更新调试成功。文档规范齐全。及格：完成基本模型机的设计与实现。调试成