嵌入式的8位CISC模型机设计报告

韶关学院

课程设计说明书（论文）

课程设计题目：嵌入式的8位CISC模型机设计

学生姓名：

学号：

院系：计算机科学学院

专业班级：

指导教师姓名及职称：

起止时间：2011 年10 月——2011 年11 月

课程设计评分：

目录

一、实验目的

二、设计题目及要求

三、设计方案：

1.模型机的总体设计

2. 微程序控制器的组成原理框图

3. 模型机机器指令格式和指令系统

4. 时序产生器的设计原理及时序波形图

5. 微程序流程图

6. 微程序控制器单元

7. 汇编语言源程序

8. 机器语言的源程序

四、设计的过程与步骤

五.模型机系统顶层电路图

六．模型机的时序仿真波形图七．设计总结

八．参考文献

韶关学院课程设计任务书

学生姓名专业班级09科学与技术2班学号

指导教师姓名及职称设计地点信息418

设计题目嵌入式的8位CISC

本课程设计课题任务的内容和要求：

设计一台嵌入式的8位CISC模型计算机，并运行能完成一定功能的机器语言程序进行验证，程序功能可以是以下两个之一：

✧求出1到任意一个整数N之间的所有奇数之和并输出显示，和为单字长。

说明：N从开关输入，和从数码管输出，然后输出显示停止。

对本课程设计工作任务及工作量的要求：

课程设计完成工作任务内容如下：

（1）完成系统的总体设计，画出模型机数据通路框图。

（2）设计微程序控制器（CISC模型计算机）的逻辑结构图。

（3）设计机器指令格式和指令系统。

（4）设计时序产生器电路。

（5）设计所有机器指令的微程序流程图（CISC模型计算机）

（6）设计操作控制单元。

●设计的是CISC模型计算机，设计微指令格式（建议采用全水平型微指令），并根据微程序流程图和微指令格

式设计微指令代码表。根据微程序控制器的逻辑结构框图、微指令格式和微指令代码设计微程序控制器，包

括地址转移逻辑电路、微地址寄存器、微命令寄存器和控制存储器。

（7）设计模型机的所有单元电路，并用VHDL语言（也可使用GDF文件——图形描述文件）对模型机中的各个部件进行编程，并使之成为一个的整体，即形成顶层电路或顶层文件。

（8）由给出的题目和设计的指令系统编写相应汇编语言源程序（验证程序）。

（9）根据设计的指令格式，将汇编语言源程序手工转换成机器语言源程序，并将其设计到模型机的ROM中。（10）使用EDA软件MAX+plusII进行功能仿真，要保证其结果满足题目的要求（其中要利用MAX+plusII提供的波形编辑器，选择合适的输入/输出信号及中间信号进行调试）。

（11）选用给定的FPGA芯片——EP1K30TQC144进行器件编程和时序仿真，并将顶层电路或顶层文件下载到专用的EDA实验平台——GW48 EDA教学实验系统后进行操作演示。

课程设计应完成的图纸：

（1）顶层设计的电路原理图；

（2）元件（模块）符号图；

（3）仿真波形图。

进度安排：

时间为18学时，分散在9周进行，每周2学时。

1、第1--4周：EDA技术基础知识教学讲座；

2、第5—8周：MAX+PLUS基础实验，确定课程设计题目，进行资料收集和学习、设计方案确定、电路设计、

程序设计与计算机仿真；

3、第9周：编写课程设计实验报告。

主要参考文献：

[1] ]陈智勇等编. 《计算机原理课程设计》. 西安电子科技大学. 2006年6月

[2] 潘松黄继业编. 《EDA技术实用教程》（第二版）. 科学出版社 2005年2月

[3] 罗克露等编. 《计算机组成原理》. 电子工业出版社 2004年8月

[4] 江国强编. 《EDA技术习题与实验》. 电子工业出版社 2005年1月

[5] 彭玄璋编《基于EDA技术的组成原理课程设计实验指导书》（自编教材） 2010年3月

院系（或教研室）审核意见：

审核人签名及系公章：年月日

任务下达人

（签字）年月日任务接受人

（签字）年月日

备注：1、本任务书由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，交学生根据要求完成设计任务。

2、本任务书须与学生的课程设计说明书（或论文）一并装订存档。

嵌入式的8位CISC模型机设计

一、实验目的：

1. 通过课程设计加深对计算机各功能部件的理解；掌握数据信息流和控制信息流的流动和实现过程，建立起整机概念；培养设计、开发和调试计算机的能力。

2. 提高使用EDA工具软件和可编程器件芯片的基本技能。

3. 培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计与组装调试的实践和经验。

二、设计题目及要求：

设计一台8位的CISC模型机，要求具有以下验证程序所要求的功能：

求出1到任意一个整数N之间的所有奇数之和并输出显示，和单字节长。说明：N从开关输入，和数码管输出，然后输出显示停止。

三、设计方案：

1.模型机的总体设计

模型机的总体设计的内容包括确定各种部件的设置以及它们之间的数据通路结构。CISC模型机由CISC微处理器、地址寄存器AR、ROM和RAM存储器等组成。微处理器由算术逻辑运算单元ALU、状态条件寄存器、累加器AC、数据暂存器DR、通用寄存器R0～R2、程序计数器PC、指令寄存器IR、操作控制器和时序产生器组成。CISC模型机的操作控制器采用微程序控制器。根据模型机功能要求，画出如图1所示模型机数据通路框图。