复杂模型计算机方案任务书

个人资料整理 仅限学习使用课程设计报告课程名称 计算机组成原理课题名称复杂模型计算机的设计专 业 计算机科学与技术班 级学 号<填全称）姓 名指导教师陈华光、陈多、邓作杰2018年9月日个人资料整理 仅限学习使用湖南工程学院课程设计任务书课程名称计算机组成原理课 题复杂模型计算机的设计专业班级学生姓名学 号<填全称）指导老师陈华光、陈多、邓作杰审 批陈华光任务书下达日期2018年9月3日任务完成日期2018年9月日一、设计内容与设计要求个人资料整理 仅限学习使用1．设计内容模型机是由五个部分组成的计算机，通过它可以理解计算机整机的结构及功能，理解 CPU、存储器、中断控制器、总线的结构及实现逻辑和各部件之间的接口关系。本次课程设计的主要内容是利用西安唐都公司的

TDN-CM++

的内部可编程资源，设计一个模型计算机。本课程设计的主要目的是通过部件级的模型机的设计和调试，使学生理解计算机由

5部分组成，掌握计算机的工作过程，从“指令—微指令—微操作”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念，并培养学生分析和解决实际问题的能力，同时增强学生的动手能力。2．设计要求：(1>借助于 TDN-CM++的内部可编程资源，运算器单元，控制存储器，微命令寄存器，地址转移逻辑，微地址寄存器，控制时序信号单元，寄存器组，总线，输入输出单元等，用微程序的方式设计一台的模型计算机。设计包括模型计算机组成的设计，指令系统的设计，并用汇编语言完成设计并调试成功。(2>复杂模型机的设计要求 (参考P107-115>模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、 I/O指令、访问及转移指令和停机指令。设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址。设计2条访内指令，即存数<STA）、取数<LDA），2条转移指令，即无条件转移<JMP）、结果为零或有进位转移指令<BZC）。设计2条I/O指令，输入<IN）和输出<OUT）指令采用单字节指令。设计停机指令1条用单字节表示。(3>调试的程序第一组地址<H）内容<H）助记符说明$P0044IN01R0INPUTdevice->R0$P0146IN01R2INPUTdevice->R2$P0298ADCR2R0R2+R0+CY->R0$P0381MOVR0R1R0->R1$P04F5RLCR1R1R1右移一位$P050CBZC000000->PC$P0600个人资料整理 仅限学习使用第二组地址<H）内容<H）助记符说明$P0045IN01R1INPUTdevice->R1$P0100LDA0000R0(20>->R0$P0220$P0386MOVR1R2R1->R2$P04A8SBCR2R0R2-R0-CY->R0$P05F5RLCR1R1R1右移一位$P060CBZC000000->PC$P0700第三组地址<H）内容<H）助记符说明$P0046IN01R2INPUTdevice->R2$P0184MOVR2R0R2->R0$P0244IN01R0INPUTdevice->R0$P0398ADCR2R0R2+R0+CY->R0$P04E2COMR2NOTR2->R0$P0506STA000AR2R2->(0A>$P060A$P070CBZC000000->PC$P0800在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并进行适当的分析。要求,同一小组的每个同学必须分析一条不同的机器指令的微程序的组成 ,说明组成该机器指令的每一条微指令的微命令 (不同的控制信号的组成 >。第1组－第3组的要求修改一条微指令。(4>按本任务书的要求，编写《课程设计报告》 <Word文档格式）。并用 A4的复印纸打印并装订。(5>在规定的时间内，请各班学习委员收齐课程设计报告在星期五交陈华光老师。3．分组及安排个人资料整理 仅限学习使用分4组，学号除以4取余数，余数为0的同学做带移位基本模型机1、余数为1的同学做复杂模型机1，余数为2的同学做复杂模型机2，余数为3的同学做复杂模型机3，每个组必须独立完成指定的题目，每个同学按要求独立完成课程设计报告。4．成绩评定程序设计方案是否合理；程序设计是否正确；调试结果；设计说明书的质量高低；答辩时回答问题情况；课程设计周表现情况；总评成绩记入“课程设计成绩评分表”。二、进度安排第1周-2周，具体安排如下：星期时间班级内容地点第1周任务安排E-510接线E-510调试E-510系统调试实现E-510接线E-510调试E-510系统调试实现E-510附：课程设计报告装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件

<A4

大小的图纸及程序清单）。 正文总字数要求在 5000字以上<不含源程序代码）。(以下内容仅供参考，同学自己独立完成 >目录一、课题的主要功能二、总体设计方案1、模型机的逻辑框图2、用框图语言表示模型机的指令执行流程三、数据格式和寻址方式的设计1、数据格式2、指令格式个人资料整理 仅限学习使用四、指令和微程序的设计五、线路连接图六、微程序流程及说明七、课程设计的收获及体会八、参考资料计算机科学与技术系课程设计评分表(以下内容仅供参考，同学自己独立完成 >一、课题的主要功能二、总体设计方案(1>复杂模型机的逻辑框图个人资料整理 仅限学习使用以控制器为中心，首控制器从指令寄存器取得指令，编译指令，再输出微控制信号，控制ALU的运算，PC加一，并且从RAM中取出数据运算，运算后再把结果通过数据总线存到RAM，在指令寄存器读去下一条指令，依次循环。图1复杂模型计算机逻辑框图2、用框图语言表示模型机的指令执行流程(下图仅供参考,取自己用到的指令,取部分框图>个人资料整理 仅限学习使用图2模型计算机逻辑框图个人资料整理 仅限学习使用三、数据格式和寻址方式的设计1、数据格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为８位，其格式如下：７ ６５４３２１０符号 尾数其中第7位为符号位，相对于十进制数值表示范围是：－ 27 X27－1。2、模型机的寻址方式 (只要写出你的系统设计中用到的即可 >操作数的寻址就是寻找形成操作数在主存中的地址的方法。设指令格式如下：操作码<OP）寻址特征 形式地址形式地址<D）：指令地址字段中给出的地址。有效地址<EA）：形式地址经过一定计算而得到的操作数的实际地址。常用寻址方式如下：(1>隐含寻址：指令中不指出操作数的地址，而是隐含在累加器或堆栈等，由它们给出操作数。(2>立即寻址：指令的地址字段指出的不是操作数的地址，而是操作数本身。即数据data=D。(3>直接寻址：操作数的地址直接在指令中给出，即操作数的有效地址为EA=D。(4>间接寻址：指令的形成地址D在主存相应单元中的内容是操作数的地址，即操作数的有效地址为EA=<D）。(5>寄存器寻址：指令中给出的是寄存器号R，操作数就是寄存器中的内容，即data=<R）。(6>寄存器间接寻址：指令中给出的是寄存器号R，而操作数的地址就是寄存器中的内容，即EA=<R）。(7>相对寻址：操作数地址为程序计数器PC中的内容与指令中给出的地址偏移量D之和，位移量D通常以补码形式给出，可正可负。即EA=<PC）+D。(8>基址寻址：操作数地址为基址寄存器中的内容与指令中给出的地址偏移量D之和，即EA=<R）基址+D(9>变址寻址：操作数地址为变址寄存器中的内容与指令中给出的地址偏移量D之和，个人资料整理 仅限学习使用3、指令格式(p107-115>由于本模型机机器字长只有8位二进制长度，故使用单字长指令和双字长指令。根据要求,设计该模型机能执行的不同指令，例指令格式及功能如下：(1> 算术逻辑运算指令9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表 7.2-1。个人资料整理 仅限学习使用算术逻辑运算指令用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：７６５４ ３２ １０OP-CODE rs rd其中，OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：Rs或rd 选定的寄存器00 R0R1R2(2>访问指令及转移指令模型机设计2条访内指令，即存数<STA）、取数<LDA），2条转移指令，即无条件转移<JMP）、结果为零或有进位转移指令<BZC），指令格式为：7654321000MOP-CODERDD其中，OP-CODE为操作码，rd为目的寄存器地址<LDA、STA指令使用）。D为位移量<正负均可），M为寻址模式，其定义如下：寻址模式M有效地址E说明00E=D直接寻址01E=<D）间接寻址10E=<RI）+DRI变址寻址11E=<PC）+D相对寻址(3>I/O指令输入<IN）和输出<OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：其中，addr=01时，选中“INPUTDEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“OUTPUTDEVICE”中的数码块作为输出设备。(4>停机指令指令格式如下：HALT指令，用于实现停机操作。个人资料整理 仅限学习使用四、指令和和微程序的设计(1>．指令系统本模型机共有 16条基本指令，其中算术逻辑指令７条，访问内存指令和程序控制指令４条，输入输出指令２条，其它指令1条。表X列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，表 X即为将图 X微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。并将二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件，见下表 X。242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCμA5μA5μA5μA5μA5μA5要求,同一小组的每个同学必须分析一条不同的机器指令的微程序的组成 ,说明组成该机器指令的每一条微指令的微命令 (不同的控制信号的组成 >。五、线路连接图个人资料整理 仅限学习使用六、微程序流程及说明要求,同一小组的每个同学必须截取不同的机器指令的微程序流程图的一致！

,主要是与四中分析七、课程设计的收获及体会八、参考资料个人资料整理 仅限学习使用[1]陈华光.