计算机硬件课程设计--简单模型机设计

计算机硬件课程设计一简单模型机设计

计算机硬件综合课程设计报告

简单模型机设计

一、设计要求

硬件：TDN-CM+计算机组成原理实验系统一台，PC机一台，排线若干，串口线一根。

软件：CMP软件

二、设计目的

1.通过对一个简单计算机的设计,对计算机的基本组

成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与

调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的

理解。

2・通过这次课程设计，建立整机的概念，对程序进行编辑，校验，锻炼理论联系实际的能力。

3・通过本次课程设计熟悉和训练设计思路与实现方法。

4.通过本次课程设计锻炼团队合作的能力和团

队问题的解决。

三、设计电路及连线

设计电路及连线实验图如下图1-1所示。

图1-1简单模型机连线图

四、设计说明

本次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

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LOAD ^L H -° ；ADW

PCaB I BO

ADDhMSMPT

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OUTPUT DEVICE

o

YaO-- vi

0—i

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

本次课程设计釆用五条机器指令：IN （输入）、ADD （二进制加法）、STA （存数）、OUT （输出）、JMP （无条件转移），其指令格式如下（前4位为操作码）:

明微程序入口地址

IN 0000 0000

助记符机器指令码

“INPUT DEVICE” 中10

RO+[addr]—>R0 RO^[addr] [addr]^BUS addr—PC 0001 0000

11

xxxx xxxx 0010

0000

12

xxxx xxxx 0011

0000

13

xxxx xxxx 0100

0000

14

xxxx xxxx

状态—RO

其中，IN 为单字长（8位），其余为双字长,

xxxx xxxx 为addr 对应的二进制地址码。

设计数据通路框图如图1-2所示。微代码定 义如表所示。

CPU

图1-2数据通路图

表“ 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 1 9 1 8 1 7 1 6

15 14 13

12

11 10

9 8 7

6 5 4 3 2 1 S 3 S 2 S 1 S 0

w

C

n

WE

A 9 A 8

A B

C u A 5 u A 4 u A 3 u A 2 u A 1 u

A

A 字段

B 字段

C 字段

1 1 1

选

9 8 7

选 2 1 0 择

择

BUS

bRl(74273)| DR2(74273)

R0Z BJ R ()(74374)

时序

W/R

OUTPUT CE

LE IT B

w

/\LU(74I81)

ALL-B

K2^J R2(74374)

地址总线

.\R(74273)

MEM (6I16)

U C -B T3

微控器

1R (74273 >

PC (74161) t9AD

INPUT

五、设计步骤

1 •设计微程序流程图，如图1・3所示。

01 10

运行舉程序

PC->AR

| PC+1 |

RAM—BUS

BUSTR

02

10 11

14

SW->R0

PC T AR

|POI I

07

26 01

15 17 01 25

RAM—BUS

BUSBAR

03

16

RAM—BUS

BUS—AR

1

）

4

RAM—BUS

BUS—DR2

RO—BUS

BUS—RAM

RO->D RI

06

（DR1） +

（DR2）—RO

06

RAM—BUS

BUS T AR

RAM—BUS

BUS->DR

1

DRILLED

RAM—BUS

BUS—PC

01

控制