计算机组成原理课程设计

理工学院

本科课程设计

课程设计题目:具有存储器变址寻址及逻辑运算功能的复杂模型机的设计学生姓名：

学号：

1J:计算机学院

系另

专业班级：指导教师姓名:

目录

主要内容：

1. 课程设计目的

2. 所用的设备及软件：

EL-J Y-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干

3. 课程设计的基本工作原理

4. 课程设计的详细设计

5. 课程设计的调试、运行步骤

6. 课程设计的运行结果

7. 课程设计的心得体会

8. 回答问题。

课程设计题目:

题目5:具有存储器变址寻址及逻辑运算功能的复杂模型机的设计运行SUC R0,R1

时，讨论有进位和无进位两种情况。

1. 课程设计目的

《计算机组织与体系结构》课程设计是计算机科学与技术专业本科学生在学习完

《计算机组织与体系结构》课程之后的一个重要的实践环节。要求学生在教师的指导下，综合运用已学过的《计算机组织与体系结构》中的各种知识和技能，独立完成一项较为完整、并具有一定难度的课程设计任务。使学生初步掌握用微程序控制器控制模型机的数据通路，进一步学习模型机系统设计与实现。

2. 所用的设备及软件：

EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干,,。

3. 课程设计的基本工作原理

1 •数据格式

模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为8位，其格式如下：

其中第7位为符号位，数值表示范围是：-2 7

2 •指令格式

模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访冋及转移指令和停机指令。

(1) 算术逻辑指令

设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：

其中，OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定:

9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表8-1

表8-1

（2）访问指令及转移指令

模型机设计2条访内指令，即存数（STA、取数（LDA，2条转移指令，即

无条件转移（、结果为零或有进位转移指令（，指令格式为:

其中，OP-COD为操作码，rd为目的寄存器地址（LDA STA旨令使用）。D 为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：

本模型机规定变址寄存器RI 指定为寄存器R2。

⑶I/O 指令

其中，addr=01时，选中“INPUTDEVICE 中的开关组作为输入设备，addr=10 时，选中“ OUTPUT DEVICE 中的数码块作为输出设备。

（4）停机指令

指令格式如下：

HALT 指令，用于实现停机操作

4. 课程设计的详细设计

1. 复杂模型的数据通路图如图8-1所示，首先根据指令要求设计微程序流程

i CPU

L 一 一一一

图并确定微地址，我们第五组的复杂模型机的微程序流程图如图 8-2 所示

ALU 屈

BUS

LDDR1

购 10(74374)

Rl-B

Rl(74r4)

R2-B

1^0寸

T4

LDR ：

14

MEME® 16

OLTTUT

LED-B

INPirr

ALU(741E1}

T3

LOAD I W

图8-1复杂模型的数据通路图

01

00（直

接）

8-2微指令流程图

控制台

首先根据指令要求编写机器指令代码，根据表8-1及数据通路图8-1，编写程序。

1 •根据表8-1编写机器指令代码如下所示：

题目5:具有存储器变址寻址及运算功能的复杂模型机的设计

机器指令程序如下：

$P0046

$P0145

$P02D5

$P0320

$P0420

$P0558

$P06A1

$P0759

$P0870

$P090C

$P0A0C

$P0B60

$P0C58

$P0D60

$P3240

2. 根据微指令格式表6-1，并参照微指令流程图8-2，编写微指令(将该微程序存于一个12.txt文本中)。

微程序如下：

微程序

$M00018108$M0101ED82$M0200C050

$M230180E4$M2205DB81$M24018001

$M0695AAA0$M0300A004$M0401B605

$M0595EA06$M1201ED83$M14001001

$M15030401$M16018016$M173D9A01

$M1C01A20A$M1D01A207$M20009001

$M21028401$M3405DB81$M070D9A01

$M2C01A42D$M2D65AB6E $M2E0D9A01

$M1A01B22C$M3405DB81$M1001ED88

$M0800A009$M0900E0A0$M1301EDA6

5.课程设计的调试步骤

(1)按图8-4连接实验线路，检查无误后接通电源。

(2) 联机读/写程序

用联机软件的“【转储】一【装载】”功能将该实验对应的文件12.txt载入实验系统。

(3) 联机运行

使编程开关处于“ RUN状态，STEP为“ STEP状态，STOP为“ RUN 状态。

拨动总清开关CLR( 1-0-1)，微地址清零，程序计数器清零，程序首址为OOHo联机运行程序时，进入软件界面，装载机器指令及微指令后，选择“【运行】-【通路图】-【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测试、运行、监控、调试程序。

①单步运行程序。

单步运行一条微指令，对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致。

②连续运行程序

使“STATEJNIT'中的STEP开关置为“ECEX状态。STOP开关置为“RUN 状态。

拨动CLR开关，清微地址及程序计数器，然后按动START系统连续运行程序，稍后将STOP拨至“ STOP时，系统停机。