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计算机硬件课程设计复杂模型机设计报告
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计算机硬件课程设计复杂模型机设计报告
硬件课程设计
复杂模型机设计报告
计算机硬件课程设计复杂模型机设计报告
计算机硬件课程设计复杂模型机设计报告
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计算机硬件课程设计复杂模型机设计报告
:
经过一系列硬件课程的学习及相关实验后,做一个综合的系统性的设计,这在硬件方面是一个提高,进一步培养实践能力。
:
搭建一台8位模型机,指令系统要求有10条以上,其中包括运算类指令、传达类指令、控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。
:
1、确定设计目标:确定所设计计算机的功能和用途。
2、确定指令系统:确定数据的表示格式、位数、指令的编码、种类、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。
3、确定整体结构与数据通路:整体结构设计包括确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构,列出各种信息传达路径以及实现这些传达所需要的微命令。
4、设计指令执行流程:数据通路确定后,就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。根
据指令的复杂程度。每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机,依照总线结构,需要考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中。
5、确定微程序地址:依照后续微地址的形成方法,确定每条微程序地址及分支转移地址。
6、依照微指令格式,将微程序流程中的所有微操作进行二进制代码化,写入到控制储藏器中的相应单元中。
7、组装、调试:在总装调试前,先按功能模块进行组装和分调,由于只有功能模块工作正常后,才能保证整机的运行正确。
:
指令系统及指令格式:
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指令系统包括:算术逻辑运算指令、访存指令、控制转移指令、

I/O

指令、停机指令。
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一般指令格式:
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OP-CODERSRD00MOPCODERD
DATA/ADDRDATA/ADDR
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指令系统如

:

ADD

RS,RD

MOV

DATA,RD
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MOV

RS,[ADDR]

JZ

ADDR
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IN

RD

HALT
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其中

RS

、RD

为R0、R1、R2中之一,DATA

为马上数,

ADDR

为内存地址。
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微指令格式:
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WE
A9
A8
0
0
0
INPUT
0
0
1
RAM读
1
0
1
RAM写
1
1
0
LED,写接口
0
1
1
无
0
1
0
写接口
:
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P(1)是用来译码指令寄存器的
I7
、I6、I5、I4,用于一般指令,微程序入口址为OP+10H
P(2)是用来译码指令寄存器的
I3
、I2,用于不同样寻址方式指令,入口地址转OP+20H
P(3)是用来译码判断标志位
C、Z,用于条件转移指令,条件建立转OP+30H,条件不行立转
OP+20H
P(4)是用来译码控制台操作的
SWB、SWA,用于手动操作。
:
:
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机器指令格式:

$PXXXX
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微指令格式:

$MXXXXXXXX
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实验设计:
:
依照后边微指令的设计,我们定义了11条指令,它们分别对应相应编码:
指令操作
操作码
IN
0000
OUT
0001
ADD
0010
SUB
0011
MOV(直接寻
0100
址)
MOV(间接寻
0101
址)
JMPRi
0110
JMPimm
0111
XOR
1000
OR
1001
P(3)
1010
这我们设计的这些指令中
MOV(直接寻址),JMPimm和P(3)均为双字节指令,其余都为单
字节指令。
以下是我们设计的模型机机器指令:
机器指令
机器指令码
微程序入口地址
IN
R0
00000000
00
ADD
R0,R1
00010001
01
OUT
R1
00100101
02
MOV
RO,R1
00110001
03
STA
R0
01000000
04
20H
00100000
05
LOADR1
01010101
06
20H
00100000
07
AND
R0,R1
01100001
08
XOR
R0,R1
01110001
09
JMP
10000000
0A
00H
00000000
0B
:
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指令微操作流程图:
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$P0000
$P0120
$P0211
$P0331
$P0441
$P0527
$P0651
$P0700
$P0871
$P0981
$P0A91
$P0B00
$P0C61
$P0D00
$M00018001
$M0101ED82
$M0200C050
$M10001001
$M12070201
$M1101A203
$M0301B404
$M04959A01
$M1301A205
$M0501B406
$M06619A01
$M1401ED87
$M0700E008
$M08009001
$M1501E209
$M09009001
$M1601EC0A
$M0A00D181
$M1701D381
$M1801A20B
$M0B01B40C
$M0C699A01
$M1901A20D
$M0D01B40E
$M0EE99A01
$M1A01ECE0
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$M20018001
$M3000D181
:

,打开CMP软件,测试实验箱可否正常
,画出其微操作流程图,并翻译所有微操作成指定格式
,并翻译成相应机器指令格式
,尔后装载入CMP
,尔后用单步机器指令运行程序并调试
,最后写实验报告
:
杨镒铭:
本次硬件课程设计我们要设计微程序控制的模型机,完成对计算机组成原理这么课程
的综合应用。固然此次设计最后只需要一个设计好的微指令的
txt文本,但是还是能从中学
到一些东西。从设计指令,到设计详细的微操作,设计初步完成后在编写指令进行测试,
不断调试直到成功,整个过程在一开始不是很明确。有些书本上的基本知识出现混淆的现
象,经过查书和咨询同学才理解和理解。到第二天上午的时候就把整个流程弄清楚了,下
午就开始详细设计微操作的指令流程,并完成10条指令的编写和测试工作。整个过程还是
很顺利完成的。
其实第一天上午老师把所以该注意的地方都给我们讲了一遍,但有的还是忘掉了。所
以在设计p(3)操作的时候遇到了问题。在置标志位的时候,要把C字段置为101,选择AR。
一些细节的问题要注意的。
整个实验过程让我们认识计算机的组成,基根源理和设计步骤,设计思路和调试步骤,
最后能建立起一个模型机的看法。经过详细着手完成实验,也提高了我们的系统设计能力及创新能力。
胡文:
整体就实验的两大部分,连线和设计来说,可能在设计方面花的时间多了一点。
在连线的时候还是遇到了一些问题,在测试R1测试的时候,出现了测试错误的情况。
在屡次查找的时候还是没有找到错误在哪儿,干脆就又重插了一遍。最后发现可能是由于
接线的部分没有插紧的原因。
再设计部分遇到了一些问题。比方在jmp指令的时候需要把BUS传PC但是由于A字
段没有写LOAD所以素来写不进去。在做减法的时候,没有将C字段置AR所以没有改变
标志位,以致在P(3)判断的时候,没有进行YES跳转。
总结几点,在做实验的时候应该将每个字段的含义和属性认识到位,才能设计出合理的
指令,经常一点两点的误差可能就以致了与答案的背叛。所以我们应该更侧重老师讲的一些细节的问题,由于经常出错的地方也都是老师讲到的地方。
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