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

课程设计题目：计算机组成原理

专业名称：计算机科学与技术班级： 2013240202

关童：201324020217

张一轮：201324020218

孙吉阳：201324020219

张旭：201324020220

老师姓名：单博炜

2015年12月31日

第一章课程设计概述

1.1 课程设计的教学目的

本课程设计的教学目的是在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上，深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过程，进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识

无条件转移)，其指令格式如表1(前4位是操作码)：

表1：

IN为单字长(8位)，含义是将数据开关8位数据输入到R0寄存器；ADD为双字长指令，第一字为操作码，第二字为操作数地址，其含义是将R0寄存器的内容与内存中以A为地址单元的数相加，结果放在

R0；STA为双字长指令，含义是将R0中的内容存储到以第二字A为地址内存单元中；OUT为双字长指令，含义是将内存中以第二字为地址的数据读到数据总线上，由数码管进行显示；JMP是双字长指令，执行该指令时，程序无条件转移到第二字所指定的内存单元地址。

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，还设计了三个控制台操作微程序：存储器读操作”(KRD):拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“00”时，按START 微动开关，可对RAM进行连续手动读操作；存储器写操作(KWE)：拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“01”时，按START微动开关，可对RAM进行连续手动写入;启动程序：拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“11”时，按START微动开关，即可转入第01号“取指”微指令，启动程序运行。这三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置，其定义如表2：表2：

C字段：

按照数据通路可画出机器指令的微程序流程图如图2所示，当拟定“取值”微指令时，该微指令的判

别测试字段为P(1)测试，由于取值指令是所有微程序都是用的公用微程序，因此P(1)测试结果出现多路分支，本机使用指令寄存器的前四位(IR7-IR4)作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定的微地址单元。控制台操作作为P(4)测试，它以控制台开关SWB、SWA作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定的微地址单元，当分支地址单元固定后，其余每条微指令各占用控存一个微地址单元，随意填写即可，注意：微程序流程图上的单元地址为八进制。指令寄存器(IR)用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存中取到缓存，然后在传送到指令寄存器中。

图2 微程序流程图

当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表4即为将图2微程序流程图按微指令格式转化得到的“二进制微代码表”。下图为表4：

2.2 操作步骤

1 按附页中图3进行连线。

2 测试：在联机软件CMPP中打开复杂模型机的数据通路图，在测试菜单中点击“开始”，按照提示进行测试。

3 写程序：采用联机读/写程序

按下面规定格式，用联机软件在CMPP中建立将机器指令及微指令的二进制代码编辑成十六进制的*.TXT文档，并用联机软件的转储功能将该格式文件装载到实验系统中。

程序：$P0000 微程序：$M00018110

$P0110 $M0101ED82

$P020A $M0200C048

$P0320 $M0300E004

→【复杂模型机】功能菜单打开相应动态数据通路图，按相应功能键即可联机运行、监控、调试程序。

第三章指定应用项目的设计实现

3.1 设计任务：

将指令中所带数据X与以R0内容K为地址的内存单元内容Y执行X减Y的反的运算，结果送入Y 的上一个内存单元。

3.2 任务分析及解决方案：

对该任务而言，可以看出，该任务中涉及到了减法运算和逻辑非运算。根据题目，X存于R0寄存器中，Y存在于以K为直接地址的R1寄存器中，然后将Y取反，存入R1，将R0与R1中内容相减存入R0，最

后将结果存入R1寄存器中以60位地址的单元中。

3.3 设计原理：

整体设计原理与第二章规定项目设计原理相似，其中，数据通路框图如附页图1所示。本任务采用的的五条机器指令为：IN(输入)，SUB(二进制减法)，AND(逻辑非运算后求逻辑与)，STA(存数)，OUT(输出)，其功能和格式见表5。

表5：

→

将该为该任务设计的程序做成*.TXT文档，其内容如下：$P 00 60

$P 01 01

$P 02 C1

$P 03 61

$P 04 45 ;R1寄存器内容取反

$P 05 84 ;R0-R1->R0

$M 11 103001

$M 12 06B201

$M 13 002414

$M 14 05B201

$M 15 002416

$M 16 01B201

$M 17 002418

$M 18 02B201

$M 1B 005341

$M 1C 10101D

$M 1D 10608C $M 1E 10601F $M 1F 101020 $M 20 10608C $M 28 101029 $M 29 00282A $M 2A 04E22B $M 2B 04928C $M 2C 10102D $M 2D 002C2E $M 2E 04E22F

4.1 收获、体会

关童：虽然曾经在相关课程中学到了与课程设计有关的内容，但现在上手的时候感觉非常茫然，不知该如何下手，但是在老师的悉心指导和同学们之间的热烈讨论，让任务的进行渐渐有了方向，找到了关键所在。随着不断的研究和尝试，设计的思路渐渐清晰，终于完成。虽然在整个过程中经历了不少挫折，但是最后的成功带来的喜悦和收获让我觉得一切努力都是值得的。

张一轮：这次实验经过了四天的时间，因为平时对这方面的知识了解的不够多，所以在实验中遇到了一些困难，但是在老师和同学的帮助下还是圆满的完成了这次课设，让我更加的喜欢上了这一门课，最后感谢老师这学期的教学与指导。

孙吉阳:这次课设，加强了我们动手、思考、解决问题的能力，提高了综合应用所学知识解决问题的能力。这次课设让我更加了解到计算机组成原理的重要性。以及它对我们专业的发展发挥的作用。对我们而