課設(shè)必備之計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——課設(shè)必備之計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)說明書

學(xué)號(hào)：0121010340301

課程設(shè)計(jì)

題目學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名指導(dǎo)教師

模型機(jī)的總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

計(jì)算機(jī)1003

王俊哲許毅

2023年12月30日

1

武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)說明書

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

學(xué)生姓名：王俊哲_專業(yè)班級(jí)：計(jì)算機(jī)指導(dǎo)教師：許毅__工作單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院題目:基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)——加減法指令的實(shí)現(xiàn)初始條件：

理論：學(xué)完“電工電子學(xué)〞、“數(shù)字規(guī)律〞、和“計(jì)算機(jī)組成原理〞課程，把握計(jì)算機(jī)組成原理試驗(yàn)平臺(tái)的使用。

實(shí)踐：計(jì)算機(jī)學(xué)院科學(xué)系試驗(yàn)中心提供計(jì)算機(jī)、試驗(yàn)的軟件、硬件平臺(tái)，在試驗(yàn)中心硬件平臺(tái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。

要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體

要求）

1、基本模型機(jī)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，利用所學(xué)的計(jì)算機(jī)組成原理課程中的知識(shí)和提供的試驗(yàn)平臺(tái)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，從而建立明了完整的整機(jī)概念。

2、根據(jù)課程設(shè)計(jì)題目的要求，編制試驗(yàn)所需的程序，上機(jī)測(cè)試并分析所設(shè)計(jì)的程序。

3、課程設(shè)計(jì)的書寫報(bào)告應(yīng)包括：（1）課程設(shè)計(jì)的題目。

（2）設(shè)計(jì)的目的及設(shè)計(jì)原理。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)要求給出模型機(jī)的規(guī)律框圖。（4）設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)，并分析指令格式。

（5）設(shè)計(jì)微程序及其實(shí)現(xiàn)的方法（包括微指令格式的設(shè)計(jì)，后續(xù)微地址的產(chǎn)

生方法以及微程序入口地址的形成）。

（6）模型機(jī)當(dāng)中時(shí)序的設(shè)計(jì)安排。（7）設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程。

（8）給出編制的源程序,寫出程序的指令代碼及微程序。

（9）說明在使用軟件HKCPT的聯(lián)機(jī)方式與脫機(jī)方式的實(shí)現(xiàn)過程（包括編制程

序中加減法指令的時(shí)序分析，累加器A和有關(guān)寄放器、存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)變化以及數(shù)據(jù)流程）。

（10）課程設(shè)計(jì)總結(jié)（設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、不足、收獲與體會(huì)）。

時(shí)間安排：

周一：熟悉相關(guān)資料。周二：系統(tǒng)分析,設(shè)計(jì)程序。周三、四：編程并上試驗(yàn)平臺(tái)調(diào)試周五：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日

2

武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)說明書

基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)

—加減法指令的實(shí)現(xiàn)

1．設(shè)計(jì)目的

本次課程設(shè)計(jì)主要是完成簡(jiǎn)單的加減法指令的實(shí)現(xiàn)，通過使用軟件HKCPT，了解程序編譯、加載的過程。通過微單步、單拍調(diào)試，理解模型機(jī)中的數(shù)據(jù)流向。

在分析階段主要完成模型機(jī)的整體規(guī)律框圖，并在試驗(yàn)平臺(tái)上連好線將各個(gè)規(guī)律部件組裝成一個(gè)完整的模型機(jī)；在設(shè)計(jì)階段主要是設(shè)計(jì)出該機(jī)的指令系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的編碼方式及時(shí)序規(guī)律；在試驗(yàn)驗(yàn)證階段，自己依照設(shè)計(jì)階段編制的指令系統(tǒng)編寫一個(gè)程序，在試驗(yàn)平臺(tái)上觀看程序每一步運(yùn)行的過程。

2．設(shè)計(jì)原理

模型機(jī)的運(yùn)行是在微程序的控制下，實(shí)現(xiàn)特定指令的功能，并且編寫相應(yīng)的微程序，簡(jiǎn)單的模型機(jī)都是由算術(shù)規(guī)律單元、微程序單元、堆棧寄放器單元、累加器、啟停、時(shí)序單元、總線和存儲(chǔ)器單元組成。我們可以先設(shè)計(jì)模型機(jī)的規(guī)律框圖，然后編制相應(yīng)的指令系統(tǒng)，模型機(jī)組裝好后就可以輸入事先編好的程序檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋C(jī)是否成功。

3．設(shè)計(jì)內(nèi)容

3．1規(guī)律框圖設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，對(duì)試驗(yàn)硬件資源進(jìn)行規(guī)律組合，便可設(shè)計(jì)出該模型機(jī)整體規(guī)律框圖。簡(jiǎn)單的模型機(jī)是由算術(shù)規(guī)律單元、微程序單元、堆棧寄放器單元、累加器、啟停、時(shí)序單元、總線和存儲(chǔ)器單元組成。

在模型機(jī)中，我們將要實(shí)現(xiàn)RAM的讀寫指令，寄放器的讀寫指令，跳轉(zhuǎn)指令，

ALU的加、減、與、或指令。把通用寄放器作為累加器A，進(jìn)行左、右移等指令，整體構(gòu)成一個(gè)單累加器多寄放器的系統(tǒng)。

下圖給出了本次試驗(yàn)的模型機(jī)整機(jī)規(guī)律框圖：

3

武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)說明書

3．2系統(tǒng)連線

1．總線和內(nèi)存單元BURMWMEMCDJ1DJ2DJ3DJ4DJ5DJ6DJ7AJ1SKM2M2M2PLSALU-IALU-OUR-IRA-IR-OURA-OUPC-IPC-OU1124NTNNTTNT2．微程序控制單元MLDMCKMOCKMD0MD1MD2MD3MD4MD5MD6MD7M23PLS1PLS3VCCVCCI4I5I6I7GNDGND3．寄放器單元SASBRRWRRCKX0X1ERARA-ORACKI0I1M15M14PLS4M12M11M10M9PLS44．算術(shù)規(guī)律單元EDR1EDR2ALU-OCNMS3S2S1S0D2CKD1CKCCKZDCYM8M7M6M5M4M3M2M1M0PLS4PLS4PLS4JZJC5．指令寄放器

4

武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)說明書

EIR1EIR2IR1CKIR2CKIR2-OPC-OELPPCCKJZJCJS0JS1M20M19PLS4PLS4M18M17M16PLS2ZDCYI2I36．啟停單元HCKHALTPLS2M133．3指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)的平臺(tái)HKZK-CPT內(nèi)采用的是8位數(shù)據(jù)總線和8位地址總線方式，在設(shè)

計(jì)指令系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮有哪幾種類型的指令，那幾種尋址方式和編碼方式。3．3．1指令類型

算術(shù)/規(guī)律運(yùn)算指令

如：加法、減法、取反、規(guī)律運(yùn)算等ADDA，Ri，SUBA，Ri

移位操作類指令

帶進(jìn)位或不帶進(jìn)位的移位指令RRCA，RRA

數(shù)據(jù)傳送指令

CPU內(nèi)部寄放器之間的數(shù)據(jù)傳送MOVA，Ri，MOVRi，A

程序跳轉(zhuǎn)指令

跳轉(zhuǎn)指令分為無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令和有條件跳轉(zhuǎn)指令?？筛鶕?jù)寄放器內(nèi)容為零來標(biāo)

志（ZD）、有無(wú)進(jìn)位來標(biāo)志（CY）。

JMPaddrJZadd