計算機組成原理課程設計-基本模型機的設計—跳轉指令的實現(xiàn)

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1、學號：課程設計題目基本模型機的設計—跳轉指令的實現(xiàn)學院計算機科學與技術學院專業(yè)計算機科學與技術專業(yè)班級姓名指導教師年月日課程設計任務書學生姓名：專業(yè)班級：計算機科學與技術指導教師：工作單位：計算機科學與技術學院題目:基本模型機的設計——跳轉指令的實現(xiàn)初始條件：理論：學完“電工電子學”、“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設計”、和“計算機組成原理”課程，掌握計算機組成原理實驗平臺的使用。實踐：計算機學院科學系實驗中心提供計算機、實驗的軟件、硬件平臺，在實驗中心硬件平臺驗證設計結果。要求完成的主要任務:（包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、基本模型機系統(tǒng)分析與設計，利用所

2、學的計算機組成原理課程中的知識和提供的實驗平臺完成設計任務，從而建立清晰完整的整機概念。2、根據課程設計題目的要求，編制實驗所需的程序，上機測試并分析所設計的程序。3、課程設計的書寫報告應包括：（1）課程設計的題目。（2）設計的目的及設計原理。（3）根據設計要求給出模型機的邏輯框圖。（4）設計指令系統(tǒng)，并分析指令格式。（5）設計微程序及其實現(xiàn)的方法（包括微指令格式的設計，后續(xù)微地址的產生方法以及微程序入口地址的形成）。（6）模型機當中時序的設計安排。（7）設計指令執(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)機方式與脫機方式的實現(xiàn)過程（包

3、括編制程序中跳轉指令的時序分析，累加器A和有關寄存器、存儲器的數(shù)據變化以及數(shù)據流程）。（10）課程設計總結（設計的特點、不足、收獲與體會）。時間安排：周一：熟悉相關資料。周二：系統(tǒng)分析,設計程序。周三、四：編程并上實驗平臺調試周五：撰寫課程設計報告。指導教師簽名：年月日系主任（或責任教師）簽名：年月日1、課程設計的題目基本模型機的設計——跳轉指令的實現(xiàn)2、設計的目的及設計原理。2.1課程設計目的此次課程設計的主要目的有：在詳細了解所發(fā)的資料內容后，根據書本的理論和之前的實踐知識，掌握計算機組成原理實驗平臺的各個單元模塊的工作的原理,并了解軟件HKCPT的聯(lián)機、使用方式，是學會規(guī)劃讀/寫內

4、存、寄存器、數(shù)值計算等功能,要會編寫相應的微程序,并在軟件HKCPT加以實現(xiàn)。2.2課程設計原理實驗系統(tǒng)中模型機的運行是在微程序的控制下進行的，在實驗平臺中，模型機從內存中取出、解釋、執(zhí)行機器指令都將由微指令和與之相配合的時序來完成，即1條機器指令對應一個微程序。這次實驗將能在微程序控制下自動產生各部件單元的控制信號，實現(xiàn)特定指令的功能。計算機數(shù)據通路的控制將由微程序控制器來完成，CPU從內存中取出一條機器指令到指令執(zhí)行結束的一個指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機器指令對應一個微程序。本實驗采用五條機器指令：SUB（減法）、ADD（二進制加法）、STA（存數(shù)）、MOV（賦值）

5、、JMP（無條件轉移）、JC、RRC（循環(huán)右移）。3、根據設計要求給出模型機的邏輯框圖其中運算器由2片74L181構成8位字長的ALU單元。2片74LS374作為2個數(shù)據鎖存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作為數(shù)據輸入端，可通過短8芯扁平電纜，把數(shù)據輸入端連接到數(shù)據總線上。數(shù)據輸入鎖存器DR1的EDR1為低電平，并且D1CK有上升沿時，那來自數(shù)據總線的數(shù)據打入鎖存器DR1。同樣使EDR2為低電平、D2CK有上升沿時把數(shù)據總線上的數(shù)據打入數(shù)據鎖存器DR2。4、設計指令系統(tǒng)，并分析指令格式4.1指令系統(tǒng)此次實驗涉及的指令有以下幾種：MOVR1,#Data將立即數(shù)Data送到寄存器A

6、中MOVR0,#Data將立即數(shù)Data送到寄存器RI中MOVA,#Data將立即數(shù)Data送到寄存器A中JMPAddr跳轉到Addr處開始執(zhí)行JCAddr如果有進位(借位)跳轉到Addr處開始執(zhí)行RLCA帶進循環(huán)左移一位AddA,R0將寄存器R0中的數(shù)據加到累加器A中SubA,R1將累加器A中的數(shù)據減去寄存器R1中的數(shù)據STAAddr將寄存器中內容寫入存儲器中HALT停機指令指令系統(tǒng)如下表：指令助記符指令功能指令編碼微周期微操作取指微指令T0：PC->地址總線->RAMRAM->數(shù)據總線->IR1ADDA,R0ADDA,R1ADDA,R2ADDA,R3(A)+(Ri)->A0C0D0E

7、0FT0:T1:T2:T3:A->數(shù)據總線->DR1Ri->數(shù)據總線->DR2ALU->數(shù)據總線->A、置CY取指微指令MOVA,@R0MOVA,@R1MOVA,@R2MOVA,@R3(Ri)->A2C2D2E2FT0:T1:T2:Ri->數(shù)據總線->DR2IR2->地址總線->RAM->A取指微指令MOVA,R0MOVA,R1MOVA,R2MOVA,R3(Ri)->A3C3D3E3FT0:T1:Ri->數(shù)據總線->A取指微指令MO