计算机组成原理课程设计(微程序设计)

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计算机组成原理课程设计报告完整版

计算机组成原理课程设计报告

班级：06计算机 6 班姓名：李凯学号：20063007

完成时间：2009年1月3日

一、课程设计目的

1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；

2．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念；

3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。

二、课程设计的任务

针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。

三、课程设计使用的设备（环境）

1．硬件

●COP2000实验仪

●PC机

2．软件

●COP2000仿真软件

四、课程设计的具体内容（步骤）

1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：

COP2000模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、

累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。

计算机组成原理课程设计

课程设计报告

课程设计名称：计算机组成原理

系：

学生姓名：

班级：

学号：

成绩：

指导教师：

开课时间：2011-2012学年2 学期

一、设计题目

计算机组成原理课程设计——简单模型机的微程序设计

二、主要内容

通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：

1．计算机的硬件基本组成；

2．计算机中机器指令的设计；

3．计算机中机器指令的执行过程；

4．微程序控制器的工作原理。

5．微指令的格式设计原则；

在此基础上设计可以运行一些基本机器指令的微程序的设计

三．具体要求

1.通过使用作者开发的微程序分析和设计仿真软件，熟悉介绍的为基本模型机而设计的微程序的执行过程。必须充分理解并正确解释下些问题：

（1）微程序中的微指令的各个字段的作用。哪些字段是不译码的，哪些字段是直接译码的，哪些字段又可以看成是字段间接编码的。

（2）微程序中的微指令是否是顺序执行的，如果不是，那么次地址是如何产生的。什么情况下，次地址字段才是将要执行的微指令的地址。

（3）在微程序中如何根据机器指令中的相关位实现分支，据此，

在设计机器指令时应如何避免和解决与其它指令的微指令的微

地址冲突。

（4）哪些微指令是执行所有指令都要用到的。

（5）解释一条机器指令的微程序的各条微指令的微地址是否连续？这些微指令的微地址的安排的严重原则是什么？

（6）为什么读写一次内存总要用两条微指令完成？

（7）机器程序中用到的寄存器是R0，是由机器指令中哪些位决定的？如果要用R1或R2，是否要改写微程序或改写机器指令？如果要，应如何改写？

2.在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令。新增加的机器指令的功

计算机组成原理教案

一、概述

计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门基础课程，主要介绍计算机硬件系统的原理和结构。本节课程将系统讲解计算机组成原理的相关知识，包括计算机系统的层次结构、指令系统、数据表示、计算机运算、控制单元、存储器等内容。

二、计算机系统的层次结构

1. 计算机系统的五大组成部分

计算机系统由五大组成部分构成，包括输入设备、输出设备、运算器、控制器和存储器。其中，输入设备用于接收外部信息，输出设备用于显示处理结果，运算器执行程序运算，控制器控制程序执行，存储器存储数据和程序。

2. 计算机系统的层次结构

计算机系统的层次结构分为硬件层和软件层，硬件层包括处理器、存储器、输入输出设备等；软件层包括系统软件和应用软件。硬件层和软件层相互配合，共同完成计算机系统的功能。

三、指令系统

1. 指令系统的基本概念

指令系统是计算机执行程序的基本单位，包括指令集合、地址寻址方式、指令格式等。指令集合是计算机可以执行的指令的集合，地址

寻址方式是指令中操作数的寻址方式，指令格式定义了指令的组成形式。

2. 指令执行过程

指令的执行过程包括取指、分析指令、执行指令和结果存储等步骤。取指是从存储器中读取指令，分析指令是对指令进行解码，执行指令

是根据指令操作码执行相应操作，结果存储是将执行结果存储到指定

位置。

四、数据表示

1. 数字系统

数字系统是计算机数据的表示方式，常用的数字系统包括二进制、

八进制、十进制和十六进制等。在计算机系统中，二进制是最基本的

数据表示方式。

2. 数据表示格式

数据在计算机中以位、字节、字等单位来表示，位是最小的数据单元，字节由8位组成，字由若干字节构成。在计算机中，数据的表示

计算机组成原理实验报告3 微程序控制器实验

千里之行，始于足下。

计算机组成原理实验报告3 微程序控制器实验

摘要：本实验通过设计和实现一个微程序控制器，深入理解并应用计算机组成原理中的微程序控制原理。通过对微程序控制器的设计和实现过程的分析以及实际的运行结果，进一步加深对计算机组成原理中微程序控制器的理解。

1. 实验目的

本次实验的目的是通过设计和实现一个微程序控制器，探索和理解计算机组成原理中微程序控制器的工作原理和实现方法，加深对计算机组成原理的理解。

2. 实验原理

微程序控制器是一种采用微指令进行控制的控制器，通过以微命令为单位的控制信号来控制计算机运行。微程序控制器的工作原理是将计算机的运行过程分解成多个微指令并按照一定的控制顺序进行执行，从而实现对计算机的整体控制。

微程序控制器包括微程序存储器、微指令寄存器、微指令译码器等重要组件。

微程序存储器用于存储微指令。每个微指令包括多个控制信号，用于控制计算机的运行。

微指令寄存器用于存储当前正在执行的微指令。

第1页/共3页

锲而不舍，金石可镂。

微指令译码器用于译码当前正在执行的微指令，并将对应的控制信号输出到计算机的各个功能模块。

3. 实验步骤

3.1 设计微指令格式

根据实验要求，设计微指令的格式。微指令的格式应该包括控制信号、操作码等字段，以满足计算机的控制需求。

3.2 设计微程序存储器

根据微指令格式，设计微程序存储器的结构和存储方式。微程序存储器应该能够快速读取并执行微指令。

3.3 实现微指令译码器

根据设计的微指令格式和微程序存储器的结构，实现微指令译码器。微指令译码器应该能够根据当前正在执行的微指令，将对应的控制信号输出到计算机的各个功能模块。

《计算机组成原理》教案

教案名称：计算机组成原理教学设计

教学目标：

1.了解计算机的基本组成和工作原理；

2.掌握计算机硬件组成要素的功能和作用；

3.理解计算机的指令执行过程；

4.学会设计简单的计算机硬件电路。

教学内容：

1. 计算机硬件组成要素：中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入设备、输出设备和外部设备；

2.计算机指令的执行过程；

3.计算机硬件电路的设计原理。

教学步骤：

第一课时：

1.导入：与学生讨论计算机的基本组成和工作原理，引发学生的兴趣和思考。

2. 介绍计算机硬件组成要素：中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入设备、输出设备和外部设备。

3.分组讨论：学生分组讨论各个硬件组成要素的功能和作用，并向全班展示自己的讨论结果。

第二课时：

1.复习上节课内容：与学生复习计算机硬件组成要素的功能和作用。

2.介绍计算机指令的执行过程：取指令、分析指令、执行指令、存储执行结果。

3.小组活动：学生分组进行实验，模拟计算机指令的执行过程，并给出实验过程和结果的报告。

第三课时：

1.复习上节课内容：与学生复习计算机指令的执行过程。

2.介绍计算机硬件电路的设计原理：逻辑门、组合逻辑电路和时序电路的原理。

3.设计实践：学生进行计算机硬件电路的设计实践，根据给定的需求和限制条件进行设计，并给出设计思路和电路图。

第四课时：

1.复习上节课内容：与学生复习计算机硬件电路的设计原理。

2.学习资源：引导学生利用教材和网络资源进一步了解计算机组成原理的相关知识和应用实例。

3.总结：与学生总结计算机组成原理的核心内容和重要概念，鼓励学生进行思考和提问。

计算机组成原理课程设计报告

计算机组成原理课程设计

实

验

报

告

一、程序设计 (1)

1、程序设计目的 (1)

2、程序设计基本原理 (1)

二、课程设计任务及分析 (6)

三、设计原理 (7)

1、机器指令 (7)

2、微程序流程图 (9)

3、微指令代码 (10)

4、课程设计实现步骤 (11)

四、实验设计结果与分析 (15)

五、实验设计小结 (15)

六、参考文献 (15)

一、程序设计

1、程序设计目的

（1）在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。

（2使用简单模型机和复杂模型机的部分机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。

（3）掌握微程序控制器的组成原理。

（4）掌握微程序的编写、写入，观察微程序的运行。

（5）通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序

计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运

行过程。

2、程序设计基本原理

（1）实验模型机结构

[1] 运算器单元（ALU UINT）

运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并－串型8位ALU；

两个8位寄存器DR1和DR2为暂存工作寄存器，保存参数或中间运

算结果。ALU的S0～S3为运算控制端，Cn为最低进位输入，M为状

态控制端。ALU的输出通过三态门74LS245连到数据总线上，由

ALU-B控制该三态门。

[2] 寄存器堆单元（REG UNIT）

该部分由3片8位寄存器R0、R1、R2组成，它们用来保存操作数

用中间运算结构等。三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由

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篇一：计算机组成原理微程序设计

计算机组成原理课程设计实验报告

学生姓名:专业:学号:班级:指导教师:

20xx年6月28日

一、实验时间:20xx/6/25-20xx/6/28二、实验地点:信工楼309三、实验题目:

1、编写程序将11h、12h、……、1Fh等数存入从11h 开始到1Fh的连续存储空间，然后将这些数按相反的顺序存储到从21h开始到2Fh的连续存储空间中。

2、采用模型机指令系统编写程序完成1到5的阶乘之和，将结果存放在指定的寄存器中。

3、给R0、R1、R2、R3各赋一初值，然后对它们进行一系列算术/逻辑运算，观察各寄存器的变化情况。

4、给R0、R1、R2、R3各赋一初值，然后对它们同立即数进行一系列算术/逻辑运算，观察各寄存器的变化情况。

5、给R0、R1、R2、R3各赋一初值，然后对它们进行一系列移位循环操作，观察各寄存器的变化情况。

四、实验目的:

1、通过实验例程，熟悉软件的操作。

2、熟悉模型机的指令系统，理解并掌握各条指令的功

能和用途。3、利用该指令系统，自行编写小程序，调试并

运行。

五、实验装置组成:

（一）硬件部分

实验装置是为计算机组成原理的工作流程专门设计的。它能够让学生通过手动和自动的操作弄清和掌握计算机工

作的基本原理。

实验模块由手动实验部分和程序实验部分组成。手动实验主要完成计算机各个组成部分的原理实验，包括数据流程、运算器执行、存储器和外设之间的数

据交换等部分，通过组合变化各个输入信号，进一步理解计算机各个部件的执行过程和工作原理，手动实验在本指导书的前面部分已经作了详细介绍。程序实验主要完成指令系统中每条指令的具体执行，包括取指、译码、执行过程中对应微指令的工作流程，并且还能观察各类指令执行的结果。操作过程在计算机上进行，可实现单拍、单步和连续执行，每个执行过程可以在计算机上显示，其执行结果和过程也可

计算机组成原理教学设计

《计算机组成原理》教学设计

一、该课程应讲授的内容体系

1．基本描述

【课程中文名称】：计算机组成原理

【课程英文名称】：PRINCIPLES OF COMPUTER ORGANIZATION

【总学时】：68

【讲课学时】：52

【实验学时】：16

【授课对象】：计算机科学与技术专业、信息安全专业、生物信息技术专业

【先修课程】：数字电路设计

2．教学定位

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要技术基础课，在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要地位和作用。学习本课程旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。该课程为今后学习计算机体系结构、计算机网络、计算机容错技术、计算机并行处理、计算机分布式处理技术等课程打好基础。

3．知识点与学时分配

（ 1 ）第一章计算机系统概论（2.5学时）

计算机软硬件概念、计算机系统的层次结构、计算机的基本组成、冯•诺依曼计算机的特点、计算机的硬件框图及工作过程、计算机硬件的主要技术指标和本书结构及学习指南。

（ 2 ）第二章计算机的发展及应用（0.5学时）

计算机的产生、发展及在各个不同领域的应用。

（ 3 ）第三章系统总线（3学时）

总线的基本概念、总线的分类、总线特性及性能指标、总线结构和总线的判优控制及通信控制。

（ 4 ）第四章存储器（10学时）

存储器分类和存储器的层次结构；主存储器（包括半导体存储芯片简介、静态随机存取存储器和动态随机存取存储器、只读存储器、存储器与CPU的连接、存储器的校验、提高访存速度的措施）；高速缓冲存储器（包括Cache的基本结构及工作原理、Cache--主存地址映像、替换算法）；辅助存储器（包括辅助存储器的特点及主要技术指标、磁记录原理和记录方式、磁盘存储器的结构、光盘存储器的存取原理）。

计算机组成原理课程设计(2013江苏大学版本：含day1~day7微程序文件)

计算机组成原理课程设计报告

专业名称：软件工程

班级学号：3100608024

学生姓名：张建彬

指导教师：丁伟

设计时间：2013年7月4日—2013年7月12日

附：

day1~day7微程序下载地址：

/share/link?shareid=743960927&uk=353520509

第一天：熟悉微程序的设计和调试方法

一、设计目标

1、掌握微程序的设计方法

2、熟悉利用调试软件运行、调试微程序的方法

二、操作提示

1、准备工作

（1）将试验仪的通信电缆和下载电缆分别连接电脑的RS-232串行接口和打印机接口。接通试验仪电源。

（2）从课程资源网站下载CPU.bit、CPU.cfg、day1.m19。

2、下载FPGA配置数据

利用iMPACT软件将CPU.bit下载到FPGA。

3.输入微程序

利用调试软件UniDebugger将微程序写入控存。

（1）设置实验方式和观察信号。

（2）下载微程序文件day1.m19.该文件包含取指令微程序部分取操作数微程序和MOV指令执行阶段微程序

微程序如下：

①.取指令微程序

②.取源操作数为立即数的微程序

③.取目的操作数为寄存器寻址的微程序

④.MOV指令的微程序

4、输入调机程序

今天的将调机程序就是一条指令：“ MOV #1234H, R1”。首先将指令翻译成机器码，根据指令的编码规则，该指令的编码是：0761 1234。然后利用调试软件将指令码写入主存，地址从主存的0000H开始。

5、调试微程序。

点击调试软件工具条上的“单步”或“扩展”按钮多次，运行的结果显示如下图所示。图中第一行数据是“单步”运行的结果，后续各行是“扩展单步”的运行结果。可以看出，“扩展单步”比“单步”可以观察到更多的信号。

计算机组成原理课程设计

课程设计说明书

计算机组成原理课程设计

院系：计算机科学与工程学院专业班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

2014 年12 月26 日

安徽理工大学课程设计（论文）任务书

计算机科学与工程院系

2014 年12 月1 日

安徽理工大学课程设计（论文）成绩评

定表

指导教师评

语：

成

绩：

指导教

师：

摘要

计算机组成原理课程设计课题是基本模型机的设计与实现。利用CPU 与简单模型机来实现计算机组成原理课程设计，编写指令的应用程序，用微程序控制器实现一系列的指令功能，最终达到将理论与实践相联系。

本次设计完成了相关指令的格式以及编码的设计，实现了机器指令微代码，完成具有一定功能的程序。

本次课程设计的题目是输入一个16 位的数，对其进行循环左移。通过设计流程图，编写机器指令，微指令和控制信号程序。首先向存储器中装入数据和程序，然后检查写入是否正确，启动程序执行。另外，还需设计微程序：本课程设计要求实现机器指令：MOVV （传送）,RU （输

入）,HUO （逻辑或），JIA （加法运算），JIAC（带进位的加法）,TZ （判断 A 寄存器里的内容是否为零），TIAO（跳转）。以上各微指令设计完毕后，用设计好的指令实现逻辑运算，连接线路在CPTH 计算机组成原理教学实验箱运行程序，并将实验结果显示输出。

本次课程设计偏重于对计算机工作的原理和计算机微机的指令系统学习和深入的了解。对以后的学习打下一个好的基础。这一课题的实现不仅使我们对各种微指令有了熟练的掌握，更对以后的学习、工作中有深远的影响。

关键词：微指令，机器指令，循环左移

《计算机组成原理》课程设计大纲

课程名称：计算机组成原理课程设计实验学时：1周/人

课程编号：学分：1

课程总学时：30 实验周学时：2

课程总学分：1

适用专业及年级：计算机科学与技术二年级

课程负责人：

大纲主撰人：XXX

编写日期：2003年12月

一、实验教学目标与基本要求

通过该课程设计的学习，利用先进的EDA设计手段，总结计算机组成原理课程的学习内容，学会QuartusII的使用、层次化设计方法、多路开关，逻辑运算部件，移位器设计、微程序控制的运算器设计、微程序控制的存储器设计、简单计算机的设计，从而巩固课堂知识、深化学习内容、完成教学大纲要求，学好计算机科学与技术专业的专业基础课。每个同学必须将自己做的内容以PPT的方式进行讲解，同时提交一份纸质的实验报告和电子文档。

二、实验课程内容和学时分配

业、科研、生产、其他。

三、考核办法

1. 同学们在实验前应该认真准备实验，根据实验讲义和课堂上学到的知识写出实验报告，带到实验现场。

2．QuartusII的使用

在本次实验中，学会QuartusII软件的使用，然后利用此系统完成：

〈１〉一位全加器设计

〈２〉并行八位寄存器设计

下载到实验箱上，在实验箱上验证。

评分细则：参加实验： 0.2分

完成实验报告： 0.2分

完成一位全加器设计： 0.3分

完成八位并行寄存器设计：0.3分

3．层次化设计方法

在本次实验中，学会层次化设计方法，利用该方法完成：

〈１〉同步二进制计数器

〈２〉多位二进制加法器

下载到实验箱上，在实验箱上验证

评分细则：参加实验： 0.2分

完成实验报告： 0.2分

计算机组成原理课程设计实验报告

计算机组成原理实验报告

班级：1403011

学号：140301124

姓名：于梦鸽

地点：EII-312

时间：第3批

计算机组成原理与体系结构课程设计

基本模型机设计与实现

⼀．实验⽬的

1．深⼊理解基本模型计算机的功能、组成知识； 2．深⼊学习计算机各类典型指令的执⾏流程；

3．学习微程序控制器的设计过程和相关技术，掌握LPM_ROM 的配置⽅法。

4．在掌握部件单元电路实验的基础上，进⼀步将单元电路组成系统，构造⼀台基本模型计算机。

5．定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握计算机整机概念。掌握微程序的设计⽅法，学会编写⼆进制微指令代码表。

6．通过熟悉较完整的计算机的设计，全⾯了解并掌握微程序控制⽅式计算机的设计⽅法。

⼆．实验原理

1．在部件实验过程中，各部件单元的控制信号是⼈为模拟产⽣的，⽽本实验将能在微过程控制下⾃动产⽣各部件单元控制信号，实现特定的功能。实验中，计算机数据通路的控制将由微过程控制器来完成，CPU 从内存中取出⼀条机器指令到指令执⾏结束的⼀个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即⼀条机器指令对应⼀个

微程序。

2．指令格式

（1）指令格式

采⽤寄存器直接寻址⽅式，其格式如下：

其中IN 为单字长（8位⼆进制），其余为双字长指令，XX H 为addr 对应的⼗六进制地址码。为了向RAM 中装⼊程序和数据，检查写⼊是否正确，并能启动程序执⾏，还必须设计三个控制台操作微程序。

1,存储器读操作（KRD ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“0 0”时，可对RAM 连续⼿动读⼊操作。

计算机组成原理实验报告3 微程序控制器实验

实验三微程序控制器实验

一.实验目的与要求：

实验目的：

1.理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形；

2.掌握微程序控制器的功能，组成知识；

3.掌握微指令格式和各字段功能；

4.掌握微程序的编制，写入，观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。

实验要求：

1.实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用；

2.按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1,TS2,TS3,TS4的波形，并测出所用的脉冲

Ф周期。按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。

二.实验方案：

按实验图在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。

1.练习一：用联机软件的逻辑示波器观测时序信号，测量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4信号的方法如下：

(1) TATE UNIT 中STOP开关置为“RUN”状态（向上拨），STEP开关置为“EXEC”状态（向上拨）。

(2) 将SWITCH UNIT 中右下角CLR开关置为“1”(向上拨）。

(3) 按动“START”按钮，即可产生连续脉冲。

（4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现测量波形的画面。

（5）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的Ф插座，即可测出时钟Ф的波形。

（6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATE UNIT中的TS1插座，即可测出TS1的波形；

（7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS2插座，即可测出TS2的波形。

（8）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS3插座，即可测出TS3的波形。

计算机组成原理微程序设计

（2）微指令格式微指令字长共24位，其微指令格式及每位的功能如表5-1所示。
其中UA5-UA0为6位的后续微地址，A、B、C为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。C字段中的P（1）-P （4）是四个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，其原理如图5-3所示，图中I7-I2为指令寄存器的第7-2位输出，SE6-SE1为微程序控制器单元微地址锁存器的异步置“1”输入端。AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，其为低电零有效。B字段中的RS-B、RD-B、RI-B分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号(均为低电平有效)，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选通译码，其原理如图5-4，图中I0-I3为指令寄存器的第0-3位，LDRi为打入工作寄存器信号的译码器使能控制位，高电平有效。
在该实验电路中设有一个编程开关（位于实验台中部上方）,它具有三种状态：PROM（编程）、READ(校验)、RUN （运行）。当处于“编程状态”时，学生可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器2816中。当处于“校验状态”时，可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证，从而可以判断写入的二进制代码是否正确。当处于“运行状态”时，只要给出微程序的入口微地址，则可根据微程序流程图自动执行微程序。图中微地址寄存器输出端增加了一组三态门，目的是隔离触发器的输出，增加抗干扰能力，并用来驱动微地址显示灯。

计算机组成原理课程设计完整版

1 需求分析 (1)

1.1课程设计目的 (1)

1.2课程设计内容及要求 (1)

1.3TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统特点 (2)

1.4微指令格式分析 (2)

1.5指令译码电路分析 (5)

1.6寄存器译码电路分析 (6)

1.7时序分析 (7)

2 总体设计 (9)

2.1数据格式和机器指令描述 (9)

2.2机器指令设计 (11)

3 详细设计 (16)

3.1控制台微程序流程的详细设计 (16)

3.2运行微程序流程的详细设计 (19)

4 实现阶段 (31)

4.1所用模型机数据通路图及引脚接线图 (31)

4.2 测试程序及结果 (33)

心得体会 (35)

参考资料 (36)

1 需求分析

1.1 课程设计目的

本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一，是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。目的是通过一个完整的8位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。

1.2 课程设计内容及要求

基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统，设计和实现一个8位指令系统结构（ISA），通过调试和运行，使设计的计算机系统能够完成指定的功能。

设计过程中要求考虑到以下各方面的问题：

（1）指令系统风格（寄存器-寄存器，寄存器-存储器，存储器-存储器）；

（2）数据类型（无符号数，有符号数，整型，浮点型）；

（3）存储器划分（指令，数据）；

（4）寻址方式（立即数寻址，寄存器寻址，直接寻址等）；

计算机组成原理组成课程设计

计算机组成原理组成课

程设计

文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

计算机组成原理

课程设计报告

设计题目:中央处理器--微程序控制器设计

院系：计算机科学与技术学院

班级： 2012级4班

设计者：

指导教师：吴戴明

设计时间：

一、课题分析

通过计算机组成原理理论课和几次实验的学习，编写相应的微程序，完成由基本单元电路构成一台基本模型机，再经过调试指令和模型机使其在微程序的控制下自动产生各部件单元的正常工作控制信号。

在设计基本模型机的实验基础上，完成这次的课程设计。这次的课程设计将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一条微程序。

、设计目的

计算机组成与结构课程设计是“计算机组成与结构”课程的后续设计性课程，通过设计一台模型计算机，使学生更好地理解计算机组成与结构课程的基本内容，掌握计算机设计与实现的基本方法，培养学生实验动手能力和创新意识，为以后进行计算机应用系统的设计与开发奠定基础。

、设计任务

设计一个8位模型计算机系统，包括运算器，微程序控制器，存储器,简单输入／输出接口和设备。

在计算机组成原理与系统结构实验系统上搭建模型计算机系统，完成运算器、微程序控制器的设计调试任务，并用所设计的指令系统编写一个实现简单功能的程序，在搭建的模型机系统上输入、调试和运行程序。最后总结实验结果，完善所设计的模型机系统方案和电路图，写出完整的设计报告。

计算机组成原理微程序设计乘法指令

郑州轻工业学院本科

计算机组成原理课程设计

总结报告

设计题目：基本模型机的设计与实现

学生姓名：

系别：

专业：

班级：

学号：

指导教师：

2011 年1月7 日

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目基本模型机的设计与实现

专业、班级

学号姓名

主要内容：

乘法指令、停机指令的设计与实现。

基本说明：

由于乘法指令较为复杂，本次模型机设计只完成乘法机器指令和停机指令的设计与实现。

主要参考资料等：

《计算机组成原理》白中英主编科学出版社。

完成期限：一周

指导教师签名：

课程负责人签名：

2011年 1月 7 日

课程设计任务书 (2)

一、微程序控制器的基本原理 (4)

二、模型机结构 (5)

三、微指令格式 (6)

四、指令系统 (7)

五、指令流程图 (8)

六、程序清单 (9)

七、微程序清单 (10)

八、心得与体会 (11)

附录：微程序详解 (11)

1. 总述 (11)

2. 乘法算法 (11)

3. 实现难点 (12)

一、微程序控制器的基本原理

微程序控制器原理框图如图所示。它主要有控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。其中微指令寄存器分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分。

（1）控制存储器

控制存储器用来存放实现全部指令系统的微程序，机器运行时只读不写。其工作过程是：每读出一条微指令，则执行这条微指令接着以读出下一条微指令，又执行这条微指令……。

（2）微指令寄存器

微指令寄存器用来存放由控制存储器读出的一条微指令信息。其中微地址寄存器决定将要访问的下一条微指令的地址，而微命令寄存器则保存一条微指令的操作控制字段和判别测试字段的信息。