计算机组成原理课程设计报告(指令扩展)
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。
模型机为8位机，数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与16位机相同。
相比而言8位机实验减少了烦琐的连线，但其原理却更容易被学生理解、吸收。
模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。
指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。
计算机组成原理课程设计报告
电子信息学院计算机组成原理课程设计姓名：班级：学号：指导老师：二〇一四年五月二十八目录第一章课设任务概述 (1)1.1课设目的 (1)1.2课设任务 (1)第二章设计原理 (3)2.1指令的执行流程 (3)2.1.1”异或”指令 (3)2.1.2”读取”指令 (3)2.1.3”STA”指令 (4)2.2存储器 (4)2.3运算器 (5)2.3.1指令系统 (5)2.3.2逻辑框图 (6)2.3.3微程序设计流程图 (6)2.4硬件系统组成 (7)2.4.1认识 (7)2.4.2全加器 (9)2.4.3补码加减法 (9)2.5模拟机综合实验 (10)2.5.1取反移位实验 (10)2.5.2转移实验 (14)第三章设计内容 (14)3.1指令系统 (14)3.1.1”异或”指令 (14)3.1.2”读取”指令 (14)3.1.3”STA”指令 (15)3.2存储器 (15)3.3运算器 (17)3.4存储器 (17)3.4.1全加器 (17)3.4.2补码加减法 (18)3.5模拟机综合实验 (19)3.5.1移位取反实验 (19)3.5.2转移实验 (20)第四章个人总结 (22)4.1主要结论 (22)4.2对实训的认识 (22)第五章参考文献 (23)第一章课设任务概述1.1课设目的通过两个星期的实训，我们要完成五个题目的任务。
主要是要对于计算机的核心CPU打到一定高度的认识。
通过这段时间的掌握，主要学习计算机基本构造以及微观操作。
对指令的内部的执行与设计有一个初步的掌握。
对计算机组成原理有更为深刻的了解。
通过课程设计，掌握计算机硬件的基本工作原理，并能利用所学知识，完成课设内容。
理解计算机基本构造以及微观操作。
对指令在计算机内部的执行过程进行深入了解，掌握存储器中的地址变换等。
1.2 课设任务1、参考给出的或者课本上的计算机的硬件组成，写出完成下面给定的指令格式的指令的执行流程；（1）累加器内容完成“异或”运算“异或”指令的指令格式（2）把一个内存单元中的内容读到所选择的一个累加器中。
课程设计报告(计算机组成原理)
课程设计（大作业）报告一、题目分析本次课程设计课题是设计基于微程序控制器的简单计算机设计与实现，宏观上利用CPU、cache、存储器以及一些外设设备来组成一台简单计算机，微观上由运算器、译码电路、和存储器指令用的控制存储器构成。
此次设计要求完成各个指令的格式以及编码的设计，实现各个机器指令的微代码。
本计算机实现的功能有：IN（输入）,OUT（输出），ADD（加法），SUB（减法），STA（存数），JMP（跳转）。
设计进行开始,在了解微程序的基本格式, 及各个字段值的作用后, 按微指令格式参照指令流程图，设计出程序以及微程序，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码转换为联机操作时的十六进制格式文件。
根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址。
设计的加法和减法中, 被加数和被减数都由调试人员输入, 而加数和减数都从存储器中读取. 最后上机调试，各个功能运行结果正确。
二、基本理论计算机原理图（一）、ALU1、功能及组成它是数据加工处理部。
执行所有的算术运算执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试，通常，一个算术操作产生一个运算结果，而一个逻辑操作则产生一个判决。
2、设计图（二）、CPU1、如何执行指令（1）MOV指令a. 程序计数器PC中装入第一条指令地址101b. PC的内容被放到指令总线ABUS上，对指存进行译码，并启动读命令。
c. 从101号地址读出的MOV指令通过指令总线IBUS装入指令寄存器IR。
d. 程序计数器内容加1，变成102，为取下一条指令做好准备。
e. 指令寄存器中的操作码被译码。
f. CPU识别出是MOV指令。
至此，取值周期结束。
g. 操作控制（OC）器送出控制信号到通用寄存器，选择R1作源寄存器，选择R0作目标寄存器。
h. OC送出控制信号到ALU，制定ALU做传送操作。
i. OC送出控制信号，打开ALU输出三态门，将ALU输出送到数据总线DBUS 上。
（任何时候DBUS上只能有一个数据）j. OC送出控制信号，将DBUS上的数据打入到数据缓冲寄存器DR。
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目录一、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LDRi和RS-B根据机器指令进行选通。
[3] 指令寄存器单元（INS UNIT）指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由LDIR控制其选通。
[4] 时序电路单元（STATE UNIT）用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。
计算机组成原理课程设计报告书
计算机组成原理课程设计报告书计算机组成原理课程设计报告书目录一．实验计算机设计 1 1.整机逻辑框图设计1 2.指令系统的设计2 3．微操作控制部件的设计5 4．设计组装实验计算机接线表 13 5．编写调试程序 14 二．实验计算机的组装 14 三．实验计算机的调试 15 1.调试前准备 15 2.程序调试过程16 3.程序调试结果16 4.出错和故障分析16 四．心得体会17 五．参考文献 17 题目研制一台多累加器的计算机一实验计算机设计1.整机逻辑框图设计此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。
1.运算器又是有299，74LS181完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，及三个通用寄存器R0，R1，R2等组成。
2.控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。
3.存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。
4输入设备是由置数开关SW控制完成的。
5.输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的LR0 LR1 LR2 寄存器Ax Bx Cx R0-G R1-G R2-G 数据总线（D_BUS）ALU-G ALU M CN S3S2S1S0 暂存器LT1 暂存器LT2 LDR1 LDR2 移位寄存器 M S1 S0 G-299 输入设备 DIJ-G 微控器脉冲源及时序指令寄存器 LDIR 图中所有控制信号 LPC PC-G 程序计数器 LOAD LAR 地址寄存器存储器 6116 CE WE 输出设备 D-G W/R CPU 图 1 整机的逻辑框图图1-1中运算器ALU由U7--U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。
微控器部分控存由U13--U15三片2816构成。
除此之外，CPU的其他部分都由EP1K10集成。
计算机组成原理课程设计报告
《计算机组成原理》课程设计报告（2012— 2013学年第 1学期）题目：复杂指令计算机系统设计专业：计算机科学与技术_姓名学号：指导教师：成绩：计算机科学与技术系2013 年 1 月11 日目录1.任务书 (1)2.设备清单 (1)3.设计原理及方法 (1)3.1数据格式 (1)3.2指令设计 (1)3.3指令格式 (2)3.4指令系统 (3)3.5设计依据 (3)3.6按微指令的格式参照程序流图 (5)3.7微程序代码清单 (6)3.8实验接线图 (7)3.9机器指令代码清单 (8)3.10化简后的机器指令 (8)4.设计运行结果分析 (12)4.1实验过程 (12)4.2结果分析 (14)5.设计小结 (14)6.设计日志 (15)1．任务描述复杂指令计算机系统设计设计不少于10条指令的指令系统。
其中，包含算术逻辑指令，访问内存指令，程序控制指令，输入输出指令，停机指令。
重点是要包括直接、间接、变址和相对寻址等多种寻址方式。
基于TD-CMA计算机组成原理教学实验系统，设计一个复杂计算机整机系统模型机，分析其工作原理。
根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。
IN R1，00H; 从端口00（IN单元）读入数据送R1LDI R2,0FH;将立即数OFH装入R2AND R1,R2;R1*R2－>R1STA [10H],R1;R1->[[10H]],间接寻址OUT 40H,10H；10H单元的内容在OUT单元显示，直接寻址DEC 12H；12H单元内容减1，直接寻址LOP:BZC EXIT;JMP LOP;EXIT:HLT10H、12H单元内容分别为12H、03H2.设备清单PC机一台，TD-CMA实验系统一套，排线若干。
3.设计原理及方法3.1数据格式模式机规定采用的定点补码表示法表述数据，字长为8位，8位全用来表示数据（最高位不表示符合），数值表示的范围：0≤X≤28-1。
计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计报告华科学院计算机科学与技术专业《计算机组成原理课程设计》报告（2015/2016学年第一学期）学生姓名：学生班级：学生学号：指导教师：年月日目录1、设计的目的及要求：-------------------------------------------------------------------------------------------- 12、总体描述：--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13、设备分析：--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23.1时序分析----------------------------------------------------------------------------------------------------- 23.2指令译码单元工作原理 --------------------------------------------------------------------------------- 33.3寄存器译码单元工作原理------------------------------------------------------------------------------ 44、微指令格式分析: ------------------------------------------------------------------------------------------------- 65、控制台流程详细描述： ---------------------------------------------------------------------------------------- 96、指令系统详细设计：---------------------------------------------------------------------------------------- 116.1指令详细分析 -------------------------------------------------------------------------------------------- 116.2微指令流程详细描述 ---------------------------------------------------------------------------------- 157、微代码表及控存率：------------------------------------------------------------------------------------------ 157.1微代码表--------------------------------------------------------------------------------------------------- 167.2控存利用率----------------------------------------------------------------------------------------------- 168、测试程序：------------------------------------------------------------------------------------------------------- 178.1程序功能描述 -------------------------------------------------------------------------------------------- 178.3程序机器码----------------------------------------------------------------------------------------------- 178.4汇编--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 188.5 CPI计算--------------------------------------------------------------------------------------------------- 199、心得体会：------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19 参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 附录A ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 20 附录B ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 211、设计的目的及要求：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。
计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计设计课题：简单的计算机系统设计班级：计101-4学生姓名：辅导教师：系统说明：综合前面实验单元典型部件设计与调试，对数据选择器（A、B）、计数器、运算器、寄存器和微程序控制器透彻了解的基础上，完成一个简单计算机的设计，使其具有简单运算功能：取数、读数、做加法、送数等。
设计步骤：结合计算机组成原理的教学内容和课程设计平台系统，计算机的设计与调试步骤如下：拟定指令系统：微指令格式微指令字长16位即μIR15~μIR0（1）微指令字段定义A选择器控制：μIR15●μIR140 0 备用0 1 RA1 0 MA1 1 备用B选择器控制：μIR13●μIR120 0 备用0 1 PB1 0 RB1 1 备用输出分配：μIR11●μIR10●μIR90 0 0 备用0 0 1 CPR00 1 0 CPR10 1 1 CPPC1 0 0 CPIR1 0 1 CPMAR1 1 0 备用1 1 1 备用低位进位控制：μIR80 C0=01 C0=1存储器读写控制：μIR5●μIR41 0 RD0 1 WR后继地址形成方式：μIR2●μIR1●μIR00 0 0 备用0 0 1 μPC+1 顺序执行微指令0 1 0 JP无条件转移，地址由微指令的高八位μIR15-8提供0 1 1 QJP高四位按操作码转移，地四位为0。
1 0 0 YJP给定高四位第四位按源寻址方式转移。
1 0 1 MJP给定高四位低四位按目的寻址方式转移。
1 1 0 备用1 1 1 备用基本字长课程设计平台中配置的存储器容量为256×8，显然基本字长只能定为8位。
指令格式指令格式可有单字长指令和双字长指令两种，在双字长格式中，第二字节一般定义微操作数或操作数地址。
指令格式为：指令类型模型机有单操作数指令、双操作数指令和无操作数指令。
操作码OP共提供四位，最多可定义16条指令。
数据的传送单位为8位（一个字节）数据的传送范围寻址方式由于指令较短、操作数仅为两位，为了简化硬件设计，将源操作数字段和目的操作数字段的寻址定义为不同的含义源操作数寻址方式目的操作数寻址方式00 R000 R101 (R0) 01 (R0)10 I 10 I11 D 11 DR i表示操作数就在寄存器中(R i) 表示操作数地址在寄存器中I指令的第二个字节微操作数或立即寻址源操作数使用R0寻址目的操作数使用R1寻址MOV1 0001 10 000000 01 11MOV2 0010 10 000000 00 01ADD 0011 00 00MOV3 0100 00 01MOV1源操作数按立即寻址目的操作数为操作数就在寄存器中，因为立即寻址该指令由两个字节组成。
计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计报告集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）南通大学计算机科学与技术学院计算机组成原理课程设计报告书课题名模型计算机的设计与实现班级计123班姓名流星雪雨学号指导教师顾辉日期目录1 设计目的1．融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，加深计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。
2．学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和调试的实践和经验。
2 设计内容1．根据给定的数据格式和指令系统，设计一台微程序控制的模型计算机。
2．根据设计图，在QUARTUS II环境下仿真调试成功。
3．在调试成功的基础上，整理出设计图纸和相关文件，包括：（1）总框图（数据通路图）；（2）微程序控制器逻辑图；（3）微程序流程图；（4）微程序代码表；（5）设计说明书及工作小结。
3 设计要求（1）对指令系统中的各条指令进行分析，得出所需要的占领周期与操作序列，以便确定各器件的类型和数量；（2）设计总框图草图，进行各逻辑部件之间的互相连接，即初步确定数据通路，使得由指令系统所要求的数据通路都能实现，并满足技术指标的要求；（3）检查全部指令周期的操作序列，确定所需要的控制点和控制信号；（4）检查所设计的数据通路，尽可能降低成本，简化线路，优化性能。
以上过程可以反复进行，以便得到一个较好的方案。
4 数据格式与指令系统4.1 数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法，字长8位，其中最高位为符号位，其格式如下：7 6 5 4 3 214.2 指令系统本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下：7 6543210INADDSTAOUTJMPIN指令为单字长（字长为8bits）指令，其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。
ADD指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为A的数相加，结果存放在R0寄存器中。
《计算机组成原理》课程设计报告
7.连接实验线路…………………………………………………………………..12
8.运行与调试……………………………………………………………………..13
五总结…………………………………………………………………………………………….13
六参考文献…………………………………………………………………………………………15
OUT addr
0011 0000 XXXX XXXX
[addr] -> LED
JMP addr
0100 0000 XXXX XXXX
[addr] -> PC
4
（1）微指令格式
微指令字长共24位，其控制位顺序如下表所示：
A字段
B字段
C字段
15
14
13
选择
12
11
10
选择
9
8
7
选择
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
110
110
000110
0B
0
0
0
0
0
0
0
1
1
110
110
110
011000
0C
0
0
0
0
0
0
0
1
1
110
110
110
001101
0D
0
0
0
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0
计算机组成原理课程设计报告(指令设计)
计算机科学学院课程设计报告课程计算机组成原理题目用户输入数据的阶加年级2009级专业计算机科学与技术学号学生任课教师2012 年月日课程设计题目用户输入数据的阶加验收时间2012年2月28日验收地点指导教师小组成员具体分工备注无课题总体设计思想概述在TEC-2000教学计算机仿真软件系统的PC机上，用已有基本指令，运用已经掌握的指令格式、指令操作码编码、寻址方式和指令功能等基本内容，以及教学计算机总体组成和各部件的运行原理，完成扩展新的指令，使新指令能够在教学机上运行。
设计出新扩展指令的微程序段，合理安排到已有基本指令的微程序中。
课题设计目的和原理实验目的：（1）进一步熟悉教学计算机指令格式、指令编码、寻址方式和指令功能；（2）进一步熟悉教学计算机的总体组成和各部件的运行原理，理解指令的执行过程；（3）通过对指令系统的扩展，了解微程序控制器设计和实现的基本过程；（4）思考和讨论微程序控制器的特点并与组合逻辑控制器进行比较。
实验原理：指令由微控制命令组成，可以通过微地址找到。
通过更改下址可以把微程序串联起来。
通过封装组合把一段微程序写成一条扩展的新微指令。
课题设计方案实验方案设计：（一）根据题目内容，把题目转化成数学公式为：N+(N-1)+(N-2)+ (1)这个指令要求的指令之外首先把N的值放入r0寄存器中，结果也在r0中。
（二）实现N+(N-1)+(N-2)+···+1此计数公式的汇编程序为：org 2000hpush r8push r14mvrd r0,X (X为用户自定义的数)mvrd r8,Xmvrr r14,r5h:dec r8add r0,r8jrnz hpop r8pop r14retend（三）把以上程序封装在设置好的扩展指令中，扩展指令为zxd 00111001 46扩展指令的入口地址为38。
（四）根据扩展指令，修改好的新ROM地址单元，如下示：（五） 生成新的ROM 文件，并保存。
组成原理课程设计扩展指令
组成原理课程设计扩展指令一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握扩展指令在计算机组成原理中的作用与重要性。
2. 学习并掌握至少三种不同类型的扩展指令及其工作原理。
3. 了解扩展指令在提升计算机性能与执行效率方面的作用。
技能目标：1. 能够运用所学扩展指令解决实际问题，提高编程与问题求解能力。
2. 学会分析不同扩展指令的优缺点，并能在实际场景中进行合理选择与运用。
3. 培养学生通过查阅资料、自主学习，不断提高对扩展指令及相关知识的掌握。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机组成原理的学习兴趣，激发他们的探究欲望。
2. 增强学生的团队合作意识，学会在小组讨论中倾听、交流、协作。
3. 使学生认识到学习扩展指令对于理解计算机内部运作机制的重要性，增强对技术进步的敏感度。
课程性质：本课程为计算机组成原理的拓展内容，以深化学生对计算机指令系统的理解，提高其在编程与系统优化方面的实际应用能力。
学生特点：学生已具备基本的计算机组成原理知识，具有一定的编程基础，对复杂概念的理解能力较强。
教学要求：结合实际案例，以问题为导向，引导学生主动探究，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新思维。
通过分解课程目标为具体的学习成果，使学生在学习过程中有明确的指导和评估依据。
二、教学内容1. 教学大纲：a. 引言：扩展指令的概念及其在计算机系统中的作用。
b. 扩展指令的类型与特点。
c. 扩展指令的工作原理及编程应用。
d. 扩展指令的性能分析与优化。
e. 案例分析与实验操作。
2. 教学内容安排与进度：a. 引言（1课时）：介绍扩展指令的基本概念，引出其在计算机性能提升中的重要性。
b. 扩展指令类型与特点（2课时）：讲解不同类型的扩展指令，分析其特点及适用场景。
c. 扩展指令工作原理（3课时）：详细讲解扩展指令的工作原理，结合实例进行阐述。
d. 编程应用（2课时）：介绍如何在编程中应用扩展指令，提高程序性能。
e. 性能分析与优化（2课时）：分析扩展指令对计算机性能的影响，探讨优化策略。
计算机组成原理课程设计报告
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：计科（16级4班）学号：学生XX指导教师：X老师2018年6月20日XX理工大学课程设计（论文）任务书计算机科学与工程学院2018年5月28日XX理工大学课程设计（论文）成绩评定表摘要在现如今飞速发展的第三次信息化革命中，计算机被应用到各行各业，各个领域中。
随着计算机的深入发展，人们逐渐步入自动化智能化的生活阶段。
“计算机组成原理”是计算机科学与技术系的一-广]核心专业基础课程，在计算机专业中起到很重要的作用。
本次课程设计通过对-一个简单模型机的设计与实现，是我们对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接有更深的理解，利用CPU与简单模型机来实现计算机组成原理课程及实验中所学到的实验原理和编程思想，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结合。
本次设计完成了各指令的格式以及编码的设计，实现了各机器指令微代码，形成具有实现同或功能的应用程序。
本课程设计是在完成计算机组成原理实验的基础上，来进行模型计算机的指令系统设计。
利用计算机组成原理实验中所学到的实验原理以及编程思想，硬件设备，在基本模型机的基础上构建一组能实现输入、输出、全加、逻辑与、左移指令等功能的指令。
指令包括立即数寻址、寄存器直接寻址、存储器直接寻址三种寻址方式。
利用新构建的指令系统编程，实现十进制的的乘法功能；并实现CPL R?和ADD R?,#II指令。
并且完成测试验证。
关键词:指令系统设计，DJ-CPTH模型机，计算机组成原理，十进制乘法，寻址方式AbstractNow third times the rapid development of the information revolution, the puter is applied to all walks of life in various fields. Along with the development of puter, people gradually entered the stage of life intelligent automation. "puter position principle" is the Department of puter scienceand technology, a wide - Core Courses ", plays a very important role in puter science. This course is designed and implemented through a simple model machine. We have a deeper understanding of the basic ponents of the puter, the design of the ponents, the connection between parts, and the application of CPU and simple model machines to realize the principles and programming ideas of the puter position principles and experiments, and write instructions. The application, with micro controller to achieve a series of instructions - function finally reached the bination of theory and practice. This design has pleted the instruction format and encoding design, the realization of the machine instructions to form micro code, with applications to achieve the same or function.The course design is based on the principle of puter Organization experiment, design instruction system for model puter. Hardware using the puter ponent experiments principle learned experimental principle and programming ideas, based on the basic model of the construction of a group can achieve input, output, and logic and, left instructions and other functions of the instruction. Instructions include immediate, direct register addressing, directly addressable memory addressing three. The use of programming instruction system of new construction, to achieve the decimal multiplication function; and the realization of CPL R and ADD R?? #II, instruction. plete the test and verification.Keywords: instruction system design, DJ-CPTH model machine, puterprinciple, position of decimal multiplication, addressing mode目录1 设计需求11.1设计内容11.2设计要求12 设计方案32.1 设计思路32.2 2.2程序清单52.3 2.3指令流程图63 调试过程93.1 3.1指令系统设计93.2 3.2 微程序设计94 心得体会145 致谢156 参考文献151设计需求1.1设计内容（1）采用DJ-CPTH超强型计算机组成原理教学实验系统搭建电路图，在实验箱上实现指令系统；8)利用软件工程中的可行性研究以及分析方法，进行系统分析。
计算机组成原理综合性实验报告-指令扩展
XXXXXX计算机系设计性实验实验报告课程名称计算机组成原理 B实验学期 XXXX 至 XXXX 学年第 X 学期学生所在系部计算机系年级 XXXX 专业班级 XXXXXX学生姓名 XXX 学号 XXXXXXXXXXXX任课教师 XXX实验成绩计算机系制《计算机组成原理》课程设计性实验报告开课实验室：年月日CM5内存储(B口,A口)CM6内存储(0 SST,SSH SCI)CM7内存储(0 DC2,0 DC1)（2）、指令ADTW DR对应的微程序为：00 E0 43 38 00 11 0030 30 43 38 00 11 00指令ADRM DR,[SR] 对应的微程序为：00 E0 44 90 00 00 3000 E0 43 08 00 00 0030 30 16 38 00 00 00①微下地址：30(表示返回公操作)②(CI3～CI0,SCC3～0)：CI3~0是提供给Am2910芯片的命令码,编码为0011时，其功能为条件微指令转移，为1110时，其功能为顺序执行。
SCC3~0用于指出形成Am2910使用的/CC信号所依据的判断条件,编码为0000时表示功能为必转移，具体情况如图：③(0 /MIO REQ /WE,0 I2～I0)：/MIO（0：有内存或串口读写，1：无）REQ （0：读写内存， 1：读写串行口）/WE （0：写操作， 1：读操作）④(SA I8～I6,SB I5～I3)：SA、SB用于指明运算器A口、B口的地址信号是由微指令中的A3~A0、B3~B0字段给出，还是由当前指令的操作数地址字段SR、DR给出,I8~6为结果处理方案的控制信号,I5~3为运算功能选择控制信号,当SA=SB=0时是由微指令的A、B口给出，当SA=SB=1时是由IR的SR、DR字段给出；I8~6编码为011表示运算结果送B寄存器并把结果输出；I5~3编码为111表示运算功能为/(R⊕S)，当其编码为000表示运算功能为S+R。
计算机专业计算机组成原理微指令扩展综合实验报告
实 验 报 告
课程名称计算机组成原理B
实验学期2012至2013学年 第二学期
学生所在院部计算机学院
年级2010专业班级网络B102
学生姓名李自奇学号************
任课教师席振元
实验成绩
计算机学院制
《计算机组成原理A》课程设计性实验报告
开课实验室：计算机组成原理实验室2013年5月24日
序
号
格式
功能
寻址方式
操作码编码
微程序步数
微程序入口地址
1
NXOR DR,SR
DR与SR的值异或非
寄存器直接寻址
22H
1
80
4
SWRM DR，[SR]
DR与[SR]的值互换
DR为寄存器直接寻址，[SR]为寄存器间接寻址
E9H
4
8A
2、 指令所对应的微程序
（1）、微程序各字段的含义
入口地址：指令的微程序入口地址；
三、实验内容
在现有的基本指令系统上，扩展2条指令。
指令一：NXOR DR,SR//DR与SR的值进行异或非运算并将结果返回DR
指令二：SWRM DR，[SR]//DR的值与SR中存储的值对应的内存单元的值互换
四、实验步骤
1、扩展的2条指令
扩展的2条指令的基本信息，包括指令的格式、功能、寻址方式、操作码编码、微程序步数、微程序入口地址
实验题目
指令扩展实验
一、实验目的
深入了解教学计算机微程序控制器的组成和设计技术，包括Am2910器件的功能与具体用法，教学计算机的总体组成和部件之间的连接方法，总之应该深入理解控制器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。
计算机组成原理 实验五 扩展指令设计
实验五扩展指令设计一、实验目的1. 进一步掌握计算机组合逻辑控制器的功能、组成知识。
2. 进一步学习计算机各类典型指令的执行流程。
3. 学习组合逻辑控制器的设计过程和相关技术。
二、实验设备微机、JETEG电缆、组成原理实验箱。
三、实验步骤（1）确定所设计的指令的汇编语句和指令格式，包括操作码的编码、操作数。
（2）给出指令执行步骤（不用包括取指）。
（3）给出每一个执行步骤的控制信号（上面一行写注释，下面一行写编码）。
（4）写出指令的逻辑表达式，编译、生成熔丝文件，并下载到MACH芯片中。
（5）通过手拨指令验证（2）中控制信号是否正确。
（6）编写汇编程序段验证指令的控制是否确性。
四、实验内容（以下每组指令中，至少实现一条。
）1. 请设计下列A组指令，编码可以采用A组基本指令中未使用的编码，如：0000 1100~0000 1111；0100 0000、0100 0010、0100 0011等。
（1）ADC DR,SR 功能：带进位加，SR+DR+C→DR指令汇编语句：ADC DR,SR指令完整格式：00001100 DRSR操作码的编码：00001100操作数：DR ，SR每一个执行步骤的控制信号（不用包括取指）：在原来的.abl文件中的对应位置添加如下的逻辑表达式：ADC = (IR==[0,0,0,0,1,1,0,0]);SCi1 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)A3 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)&IR3A2 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)&IR2A1 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)&IR1A0 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)&IR0B3 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)&IR7B2 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)&IR6B1 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)&IR5B0 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)&IR4I7 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)SST0 #(T==[0,0,1,1])&(ADC)编译.abl文件，生成.jed文件，将.jed文件下载到MACH芯片中。
计算机组成原理课程设计报告书
计算机组成原理课程设计报告一、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：①总体概述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。
模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。
指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。
而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。
在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。
计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计报告――带移位运算功能的模型机设计与实现一、实验目的1.熟悉用微程序控制器控制模型机的数据通路。
2.学习设计与调试计算机的基本步骤及方法。
二、实验设备CCT－IV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。
三、实验内容1.实验原理本实验在基本模型机的基础上搭接移位控制电路，实现移位控制运算。
本实验采用五条机器指令:IN(输入),ADD(进制加法),STA(存数),OUT输出),JMP(转移)。
其中IN为单字长(8位),其余为双字节长指令,XXXXXXXX为ADDR对应的二进制地址码。
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,还必须设计三控制台操作微程序。
存储器读操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB,SWA为"00"时,按下START微动开关,可对RAM连续手动读操作。
存储器写操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB,SWA为"01"时,按下START微动关,可对RAM连续手动写操作。
启动程序:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB,SWA为"11",按下START微动开关,即可转入到第01号"取址"微程序,启动程序运行。
实验中新增4条移位运算指令：RL（左环移）、RLC（带进位左环移）、RR （右环移）、RRC（带进位右环移），其指令格式如下：助记符操作码RR 01010000RRC 01100000RL 01110000RLC 10000000以上4条指令都为单字长（8位）。
RR为将R0寄存器中的内容循环右移一位。
RRC为将R0寄存器中的内容带进位右移一位，它将R0寄存器中数据右边第一位移入进位，同时将进位寄存器的数移至R0寄存器的最左位。
RL为将R0寄存器中的数据循环左移一位。
RLC为将R0寄存器中的数据带进位循环左移一位。
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程序。
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计算机科学学院课程设计报告
课程计算机组成原理
题目∑
=+
n
i
i m
) (
年级2008级
专业计算机科学与技术
学号 000000 学生 000000任课教师0000
2010 年12 月22 日
课程设计
题目
∑
=+
n
i
i
m
) (
验收时间20101220
验收
地点
00000
指导
教师
0000
小组
成员
具体分工备注
无
课题总体设计思想概述
在TEC-2000教学计算机软件系统的PC机上，用已有基本指令，运用已经掌握的指令格式、指令操作码编码、寻址方式和指令功能等基本内容，以及教学计算机总体组成和各部件的运行原理，完成扩展新的指令，使新指令能够在教学机上运行。
设计出新扩展指令的微程序段，合理安排到已有基本指令的微程序中。
课题设计目的和原理
实验目的：
（1）进一步熟悉教学计算机指令格式、指令编码、寻址方式和指令功能；
（2）进一步熟悉教学计算机的总体组成和各部件的运行原理，理解指令的执行过程；
（3）通过对指令系统的扩展，了解微程序控制器设计和实现的基本过程；
（4）思考和讨论微程序控制器的特点并与组合逻辑控制器进行比较。
实验原理：
指令由微控制命令组成，可以通过微址找到。
通过更改下址可以把微程序串联起来。
通过“借壳”把一段微程序写成一条微指令。
课题设计方案
实验设计：
（一）m+(m+1)+(m+2)+…+（m+n）的指令要求在指令之外首先把m放到r1寄存器中，把n放到r6寄存器中，结果放在r11中。
（二）实现m+(m+1)+(m+2)+…+（m+n）的程序段：
mvrr r9,r1
mvrr r8,r6
a_first:
add r11,r9
inc r9
dec r8
jrnz a_first
（三）把程序段封装在一条指令xor r10,r10中，用xor指令的微址做程序的入口地址，可以选择一个原有微程序中没有使用的微地址如50，来存放该段微程序。
（四）说明：
1．是哪个寄存器，一种方式只从指令译码得到，一种方式是在微命令里的A口B口直接给出，本实验是把一段程序封装好，省去的指令译码部分，所以选取第二种方式，将Sa和Sb设置成0 0，按程序在B口A口填入寄存器编号。
2．新地址单元示图：
课题设计方案
3．微址、下址以及功能说明表：
微址下址功能指令微命令内容说明
08 40 mvrr r14,r5 借壳的xor指令没有实际用途，现
在把它用mvrr指令的微命令填
充，改造成mvrr指令，用来保存
PC（r5）的值（下一条指令）。
40 41 mvrr r9,r1 填0b微址的微命令内容
41 42 mvrr r8,r6 填0b微址的微命令内容
42 43 add r11,r9 填04微址的微命令内容
43 44 inc r9 填0c微址的微命令内容
44 45 dec r8 填0d微址的微命令内容
45 30 jrnr且mvrr r5,r14 填10微址的微命令的转移控制
CI3~0和SCC30内容，用来判跳转。
其余微命令用填b微址的内容，用
来把保存起来的下一条指令的值
给PC。
46 42 Jr 42 填11微址的微命令内容
4. 通过柔和xor指令和mvrr指令以及柔和dec指令和mvrr指令节省存贮
空间，缩短指令执行时间。
课题测试方案
（一）检查并调试设计方案:
设计一段汇编语言程序，包含有新设计的XOR指令。
装入到测试程序中运行调试，通过观察寄存器状态，检查设计正确与否。
（二）程序如下：
org 2000h
mvrd r1,0001h
mvrd r6,0003h
mvrd r14,2007h
xor r10,r10
ret
End
（三）测试步骤：
1．导入准备好的MAPROM、ROM1~ROM7共8个二进制ROM文件后，装入设计的微程序方案。
2．导出SCC gal文件
3．导入事先编写好的检查用汇编程序，通过设置r1和r6的值来设置m和n，并观察寄存器r11中的值
4．测试用表：
条件结果r11
m(r1) n(r6) 理论值实测值
0001 0003 000A 000A
0003 0005 0021 0021
注：表中数据均为十六进制数据
错误及结果分析
（一）实验结果分析：
测试值和理论值一致，实验结果正确。
（二）实验过程中遇到的错误以及解决方案：
1．首先遇到的错误是封装的时候遇到寄存器值不对的问题，不能正常的往寄存器中写数据和读数据。
解决方案：是哪个寄存器，一种方式只从指令译码得到，一种方式是在微命令里的A口B口直接给出，本实验是把一段程序封装好，省去的指令译码部分，所以选取第二种方式，将Sa和Sb设置成0 0，按程序在B口A口填入寄存器编号。
2．跳转指令修改之后，循环执行完成后不能正确执行下一条指令，程序陷入死循环。
解决方案：上一条有效的译码指令执行之后就保存PC的值，下一条指令执行之前提取PC的值。
课题设计心得
刚开始进行这个实验的时候，我感觉有点陌生，不知道从哪入手，然而通过对微程序控制器的组成和工作原理的学习，以及对教学计算机指令格式、指令编码、寻址方式和指令功能的了解，理解了指令的执行过程，从而进行了新指令的设计。
从单步跟踪执行到连续执行，不断解决各种出现的问题，最终设计出了这条微指令。
通过此次实验，加深了我对各种指令的认识，了解了指令系统的扩展操作，以及微程序控制器设计与实现的基本过程，丰富了我的知识。
计算机科学学院
本科课程设计量化评分标准
(计算机系统结构类)
学生姓名： 00000 指导教师：年级和专业：2008级计算机科学与技术指标最高分评分要素评分
方案设计20
课题明确；总体功能描述及总体电路框图清
楚；课题分工明确，分功能概述及电路接线图
清晰；测试方案合理可行，理论结果正确。
调试20 平台使用熟练；电路信号控制正确；测试数据设置得当；仿真熟练，结果完整。
验收20 经过自行调试之后，确认一切准备就续即可请求老师给予验收。
一次验收通过最高可给20分，两次验收方能通过则最高只能给10分，依次减少。
正式报告20
报告规范整洁，内容完整；课题设计原理及过
程描述清楚；电路总体框图、电路逻辑接线图、
各类测试表格等绘制清晰、准确；用户使用说
明书规范、明确。
课程设计
小结20
对课题设计结果进行分析，提出改进思路；对
课程设计整个过程进行深入总结，写出深刻详
细的设计心得；列出设计过程中所采用的参考
文献；团队合作良好，遵守实验纪律。
总分
注：
①本评分标准适用于计算机系统结构类专业课程；
②总分满分为100分，成绩参考标准为：优秀（100>X≥90）；良好（90>X≥
80）；中等（80>X≥70）；及格（70>X≥60）；不及格（X<60）；。