计算机组成原理模型机设计与实现
计算机组成原理课程设计基本模型机设计与实现
课程设计（大作业）报告课程名称：计算机组成原理设计题目：基本模型机设计与实现院系：信息技术学院班级：计算机科学与技术3班设计者：学号：指导教师：设计时间：2017.6.19~2017.6.23昆明学院信息技术学院课程设计（大作业）任务书目录一、课程设计的教学目的5二、课程设计任务和基本要求5三、设计任务及分析6四、设计原理6五、操作步骤121．本实验设计机器指令程序如下表所示。
12２．根据下图连接线路13 3．联机写程序134. 联机运行14六、实验结果15七、实验总结16八、参考书籍16课程设计（大作业）报告一、课程设计的教学目的1. 在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，进一步将其中各单元组成系统构造一台模型计算机。
2. 本实验定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试运行，形成整机概念。
课程设计内容设计一台基本模型机，并实现相关的指令。
二、课程设计任务和基本要求本课程设计以TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统为平台设计完成。
1.按给定的数据格式和指令系统,设计一个微程序控制器。
2.设计给定机器指令系统以及微程序流程图,按微指令格式写出微程序的为指令代码。
3.连接逻辑电路完成启动,测试,编程,测试,效验和运行,并观测运行过程及结果。
4.将微程序控制器模块与运算器模块,存储器模块联机,组成一台模型计算机。
5.用微程序控制器控制模型机的数据通路。
6.通过在模型机上运行由机器指令组成的简单程序,掌握机器指令与微指令的关系,建立计算机整机的概念,掌握计算机的控制机制。
7.按指定的应用项目进行汇编指令格式及功能设计,并设计相应的机器指令代码,按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序.在PC机上编辑机器指令和微程序,装载代码到TDN-CM++实验系统并运行,实现应用要求。
三、设计任务及分析(1)设计任务: 从输入设备读取数据X并将其存入以A为间接地址的内存单元，将X与R0.寄存器中的内容Y执行X ⊕，结果送到以B为直接地址的内存单元保存。
基本模型机的设计与实现实验报告
基本模型机的设计与实现实验报告本文将围绕“基本模型机的设计与实现实验报告”进行分析和阐述。
基本模型机的设计与实现是计算机系统课程中的重点内容，是学生理解计算机系统的核心；设计和实现基本模型机需要学生掌握计算机组成原理的基本知识，能够编写汇编语言程序和理解存储器层次结构等相关概念。
一、实验目的本次计算机系统实验的目的是掌握CPU的设计与实现，以及理解汇编语言的底层执行过程。
通过本次实验，学生可以深入了解计算机系统的基本组成部分，从而提高对计算机实现原理的认识和理解。
二、实验中设计与实现模型机的步骤1、确定模型机性能要求根据实验要求，我们需要设计出一个能够运行汇编语言程序的模型机。
此时，我们需要确定模型机的性能需求，如运行速度、存储容量和输入输出设备等方面。
2、设计和实现CPU在模型机中，CPU是核心部件，所以首先需要设计和实现CPU。
CPU需要包括寄存器、算术逻辑单元、控制器和取指令等组成部分。
由于我们使用的是逻辑电路实现，所以需要进行逻辑门设计，采用Verilog语言来实现。
3、设计和实现存储器存储器是CPU所需的重要组成部分之一，我们需要为CPU设计实现一套存储器，包括RAM和ROM两部分，其中RAM用于存储数据，ROM用于存储指令。
4、设计和实现输入输出设备在模型机中，输入输出设备也是必不可少的部分。
我们需要设计并实现一套输入输出设备，用于用户输入指令和数据，以及模型机输出结果。
5、编写汇编程序在完成模型机的设计和实现后，我们需要编写汇编程序来测试模型机的功能是否正常。
我们可以编写一些简单的汇编程序来测试模型机的运行速度和结果准确性。
三、实验结果与分析经过实验，我们成功地设计并实现了一套基本模型机，并编写了一些简单的汇编程序进行测试。
模型机具有较高的运行速度和存储容量，并且可以实现输入输出设备的基本功能。
同时，我们也发现了一些问题，如指令与数据存储的冲突等，需要进一步改进。
在完成实验过程中，我们深刻理解了计算机系统的结构和运作原理，提高了对计算机系统的认识和理解能力。
《计算机组成原理》学生实验报告
《计算机组成原理》学生实验报告（2011~2012学年第二学期）专业：信息管理与信息系统班级： A0922学号：10914030230姓名：李斌目录实验准备------------------------------------------------------------------------3 实验一运算器实验-----------------------------------------------------------7 实验二数据通路实验-------------------------------------------------------13 实验三微控制器实验--------------------------------------------------------18 实验四基本模型机的设计与实现------------------------------------------22实验准备一、DVCC实验机系统硬件设备1、运算器模块运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU。
它是运算器的核心。
可以实现两个8位的二进制数进行多种算术或逻辑运算，具体由74181的功能控制条件M、CN、S3、S2、S1、S0来决定，见下表。
两个参与运算的数分别来自于暂存器U29和U30（采用8位锁存器），运算结果直接输出到输出缓冲器U33（采用74LS245，由ALUB信号控制，ALUB=0，表示U33开通，ALUB=1，表示U33不通，其输出呈高阻），由输出缓冲器发送到系统的数据总线上，以便进行移位操作或参加下一次运算。
进位输入信号来自于两个方面：其一对运算器74LS181的进位输出/CN+4进位倒相所得CN4；其二由移位寄存器74LS299的选择参数S0、S1、AQ0、AQ7决定所得。
触发器的输出QCY就是ALU结果的进位标志位。
QCY为“0”，表示ALU结果没有进位，相应的指示灯CY灭；QCY为“1”，表示ALU结果有进位，相应的指示灯CY点亮。
《计算机组成原理》复杂指令模型机设计与实现
根据 设备情况 ． 我们采 用对 Ｉ， （ ３１ 即指令 的第 ２位 和第 ３位 ） 行译 ２ 进 选择寻址方式 ， 其格式如下 ： 《 算机组 成原理》 是高等学校计算机科 学与技术专业的核心基 码 ， 计 础课 ． 要 教学 任 务 是 使 学 生 能 系统 而 完整 地 理解 计 算 机 硬 件 系 统 地 主 单字长指令 双 字 长 指 令 组成结构和工作原理 ， 培养学生对计算 机硬件结构的分析 、 应用 、 设计 ７６５４ ｆ ３２ ｆ ｏ ｌ１ 及开发能力。 因此 。 实验 课 程 的设 计 也应 该 在完 成基 本 的运 算 器 、 制 控 ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ ｌ ９８ ７６５４３ ｏ ５ ４ ３ ２ ｌ ｏ ｌ ｌ ２ 器、 存储 器、 总想 等单 元的基础 ． 重点将 其整合形成基本 的模型机 ， Ｌ， Ｏ－ＯＥ Ｉ寻 式 Ｉ Ｐ Ｄ 址方 Ｃ 笔 者 在 从 事 计 算 机组 成原 理 课 程 教 学 的 过 程 当 中 ， 现 学 生 律 往 理 论 发 Ｏ－ＯＥ ＦＣＤ Ｉ 操 数 作 课程学的不错 ， 公式 、 概念掌握也很好 。 但是在应用所学知识进行具体 设 计 还 是 觉 得 尤 从 下 手 。 能 够 学 以 致 用 。 现 以复 杂 指 令 模 型 机 的设 不 因 为 本实 验 仪 总 线 为 ８ 计和实现过程来说明如何对组成原理课程 的综合运用。 位， 因此本类指令分两步进行 ， 先取指令码 ， 再取操作数地址进而找到 ２模型机硬 件组成分 析 ， 我 校 使 用 的 实 验 仪 为 Ｔ Ｎ— Ｍ＋ 成 原 理 实 验 仪 。 Ｄ Ｃ 组 在设 计 中 ， 我们 多么操作的数据。 本 模 型机 的指 令 系统 包 括 ： 采用计 算机组 成原理教学 实验 系统上 集成的各元件作 为模 璎机的硬 （） 术 逻 辑 指 令 ９条 ： Ｄ 、Ｕ 、 Ｒ、 Ｌ Ａ Ｄ Ｏ 、 Ｏ １算 Ａ Ｄ Ｓ ＢＳ Ｓ 、Ｎ 、Ｒ Ｎ Ｔ Ｈ Ｈ 件 部分 。首先 ， Ｘ０Ｒ 、 Ｍ０Ｖ ； 根 据 复 杂 模 型 ＡＤＤＲ、 （） ２ 访问内存指令和程序控制指令 ３条 ：Ｄ Ｓ Ａ、ＭＰ Ｌ Ａ、Ｔ Ｊ ； 机 的 构 架 设 计 数 据通路 ． 接 连 （）， 令 ２条 ：Ｎ、 Ｕ ３Ｉ Ｏ指 Ｉ Ｏ Ｔ； （】 机指 令 ：ＩＴ。 ４停 ｌ Ｌ ． 实 验 线 路 ， 后 然 考 虑数 据传送 ， 其中单字长指令有 ５条 ：Ｎ、 Ｕ Ｓ Ｓ Ｉ Ｏ Ｔ、ＨＬ、ＨＲ、 Ｕ’ ＨＡ 。 这 就 需 要 对 各 双字长指令有 １ ０条： 个 部 件 的 状 态 各个指令的名称 、 功能和具体格式见表 １ 。 控 制进行 分析 ， 具体的指令代码及助 记符如下 ： 然 后 根 据 计 算 助记符 机器指令码 说明 机 的 执 行 原 理 对 各 个 元 部 件 Ｉ Ｎ １Ｏ Ｏ ｏ ） ３ Ｏ１ Ｏ（ｏ Ｏ ３ Ｏ ＩＰ ＴＤ ＶＣ 一 Ｒ Ｎ Ｕ Ｅ ＩＥ ＞ ０ 进 行状 态控制 。 Ａ Ｄ ［ Ｄ Ｒ Ｄ ＡＤ】 ０ ０ ０ ０ｆｏ ０ １ ０ ） ０ ｌ Ｒ ＋Ａ Ｄ ］ Ｒ ０ ［ Ｄ Ｒ－ ０ ＞ 最 终 设 计 出 模 犁 机 的 数 据 通
计算机组成原理-实验报告四-基本模型机设计与实现
计算机组成原理实验报告
学院:计算机科学与信息专业：班级：
指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数构成，为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试P（1），通过节拍脉冲T4的控制以便识别所要求的操作。
“指令译码器”根据指令中的操作码译码，强置微控器单元的微地址，使下一条微指令指向相应的微程序首地址。
本系统有两种外部I/O设备，一种是二进制代码开关，它作为输入设备（INPUTDEVICE）；另一种是LED块，它作为输出设备（OUTPUT DEVICE）。
本实验设计机器指令程序如下：
地址（二进制）内容（二进制）助记符号说明
0000 0000 0000 IN R0，SW "INPUT DEVICE"-->R0
0001 0001 0000 ADD R0，09H R0+「09H」-->R0
0010 0000 1001
0011 0010 0000 STA 0BH，R0 R0-->「0BH」
0100 0000 1011
0101 0011 0000 OUT BUS ，0AH 「0AH」-->BUS
0110 0000 1010
0111 0100 0000 JMP 00H 00H-->PC
1000 0000 0000
1001 0101 0101 自定
1010 1010 1010 自定
1011 求和结果。
计算机组成原理-简单模型机设计课设
目录摘要 (2)前言 (3)正文 (4)一、设计目的和设计原理 (4)1.1设计目的 (4)1.2设计原理 (4)二、总体设计 (7)三、详细设计 (8)3.1运算器的物理结构 (8)3.2存储器系统的组成与说明 (11)3.3指令系统的设计与指令分析 (12)3.4微程序控制器的逻辑结构及功能 (14)3.5微程序的设计与实现 (18)四、系统调试 (27)总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)摘要根据设计任务书要求，本设计要实现完成一个简单计算机的设计，主要设计部分有运算器，存储器，控制器以及微指令的设计。
其中运算器由运算芯片和寄存器来完成,存储器由总线和寄存器构成，使用硬布线的方式实现控制器，从而完成设计要求。
:关键词：基本模型机的设计；运算器；存储器；控制器；前言计算机组成原理是计算机科学技术学科的一门核心专业基础课程。
从课程的地位来说，它在先导课程和后续课程之间起着承上启下的作用。
计算机组成原理讲授单处理机系统的组成和工作原理，课程教学具有知识面广，内容多，难度大，更新快等特点。
此次课程设计目的就是为了加深对计算机的时间和空间概念的理解, 增强对计算机硬件和计算机指令系统的更进一步了解。
计算机组成原理课程设计目的是为加深对计算机工作原理的理解以及计算机软硬件之间的交互关系。
不仅能加深对计算机的时间和空间的关系的理解，更能增加如何实现计算机软件对硬件操作，让计算机有条不紊的工作。
正文一、设计目的和设计原理1.1设计目的融会贯通计算机组成原理课程中各章的内容，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，特别是对硬连线控制器的认识，建立清晰的整机概念。
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。
在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统地构造一台基本模型计算机。
计算机组成原理课题设计报告
目录1模型机设计方案及步骤 (1)1.1设计方案 (1)1.2设计步骤 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。
2指令格式 ................................................................................................................. 错误！未定义书签。
2.1指令格式 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。
2.2指令集 (3)3数据通路 (4)4指令操作流程 (5)5微操作控制信号的逻辑表达式 (10)6微信号简化 (12)7微信号电路图 (13)8模型机微控制信号连线图 (14)9总结与体会 (14)10附录 (15)第 1 页模型计算机的设计1 模型机设计方案及步骤 1.1 设计方案本次课程设计主要任务是设计一模型计算机并利用组合逻辑控制器或微程序进行设计，且至少实现4条CPU 指令（从ADD ，SUB ，XOR ，AND ，OR 中选择）。
在此我选择使用组合逻辑控制器（硬连线）方式设计，并实现ADD ，SUB ，AND ，OR 四条指令。
四条指令意义如下：对于以上设计的理由如下：1. 对于方式的选取我们选取硬连线实现，因为此次我们设计的模型机较为简单，而且采用元件较少，我们采用硬连线可以使用最少的元件从而取得较高的操作速度。
2. 对于字长的选取，多方面考虑后，基于资源和设计的需要可以采用八位字长。
由于共有四条指令，为了满足选取所以选取其中2位作为OP 操作，由于在对数的操作中不仅涉及到对数据的存储还会牵连到指令的操作，在此指令的操作有四条指令所以必须有四个储存单元，加上存储数据的一个单元，一共需要五个单元，再由于计算机存储字长值的限制，选不出5个存储单元的字长。
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验关键信息项：1、实验目的2、实验设备3、实验原理4、实验步骤5、数据记录与分析6、注意事项7、故障处理8、实验结果评估标准11 实验目的本实验旨在通过构建和操作简单模型计算机，深入理解计算机组成原理中的核心概念，包括数据存储、运算处理、指令执行等，培养学生的实际动手能力和对计算机系统的综合理解能力。
111 具体目标1111 掌握简单模型计算机的基本结构和工作原理。
1112 熟悉各种指令的编码和执行过程。
1113 能够运用所学知识设计和实现简单的计算任务。
12 实验设备121 硬件设备计算机主机、实验箱、连接线等。
122 软件工具特定的模拟软件、编程环境等。
13 实验原理131 模型计算机结构包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等主要部件，以及它们之间的连接和协同工作方式。
132 指令系统定义了各种操作指令的格式、功能和编码方式。
133 数据存储与传输说明数据在存储器中的存储方式和在各部件之间的传输机制。
14 实验步骤141 连接实验设备按照正确的方式将计算机主机与实验箱等设备进行连接，并确保连接稳定可靠。
142 启动软件工具打开相应的模拟软件和编程环境，进行初始化设置。
143 设计指令序列根据实验要求，设计一系列的指令来完成特定的计算任务。
144 输入指令到模型计算机通过编程环境将指令输入到模型计算机的存储器中。
145 启动模型计算机运行设置相关参数，启动模型计算机执行指令序列。
146 观察运行过程和结果密切观察模型计算机在执行指令过程中的各种状态变化，以及最终的输出结果。
15 数据记录与分析151 记录实验过程中的关键数据包括指令的执行时间、存储器的状态变化、运算结果等。
152 对数据进行分析对比预期结果，分析实验数据的准确性和合理性，找出可能存在的偏差和错误原因。
16 注意事项161 设备操作规范严格按照设备的操作说明进行连接和使用，避免因不当操作造成设备损坏。
计算机组成原理实验之基于复杂模型机两个8位二进制数乘法的实现
计算机组成原理实验之基于复杂模型机两个8位二进制数乘法的实现本文将讨论计算机组成原理实验中基于复杂模型机实现两个8位二进制数乘法的方法和过程。
首先，我们需要了解什么是复杂模型机。
复杂模型机是一种指令集较为丰富的模型机，它可以对各种计算机组成原理相关的知识进行实验，包括数据传输、算术运算、控制逻辑等。
通过使用复杂模型机，我们可以更加直观地理解计算机的工作方式。
在该实验中，我们需要实现两个8位二进制数的乘法。
具体步骤如下：1.首先，我们需要设计一个乘法单元，该单元可以将两个8位的二进制数进行乘法运算，并输出结果。
乘法单元可以采用循环加法的方法实现，即将其中一个乘数逐位与另一个乘数相乘，并将结果累加。
在循环中，需要使用一个累加器来存储运算结果。
2.在乘法单元的设计中，我们需要考虑进位和溢出情况。
当两个二进制数相乘得到的结果超过8位时，我们需要保留最低的8位，并且判断是否有进位。
当运算结果超过8位时，我们需要对结果进行截断，并输出进位信息。
3.实现乘法单元时，还需要考虑符号位的处理。
由于本实验中我们只考虑无符号二进制数的乘法，因此我们可以忽略符号位的处理。
4. 实验中可以使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）进行乘法单元的设计和仿真。
利用仿真工具，我们可以对设计的乘法单元进行测试和调试，确保其功能正确。
5.在设计和实现完乘法单元后，我们可以将其集成到复杂模型机的指令集中。
具体实现方式可以根据复杂模型机的架构和指令集设计进行调整。
通过以上步骤，我们可以实现两个8位二进制数乘法的功能。
在实验中，我们可以通过提供不同的测试用例来验证乘法功能的正确性，并观察乘法单元的输出结果是否符合预期。
此外，我们还可以将乘法单元与其他指令进行组合，进一步实现复杂的运算和应用，以加深对计算机组成原理的理解。
总结起来，基于复杂模型机实现两个8位二进制数乘法的实验需要进行乘法单元的设计和实现，并将其集成到复杂模型机的指令集中。
计算机组成原理-简单模型机设计课设
计算机组成原理-简单模型机设计课设在计算机科学领域中，计算机组成原理是一门重要的学科，涉及到计算机系统的各个组成部分和原理。
而在计算机组成原理的学习中，设计一个简单的模型机则是一项非常有益的任务。
本文将会以设计一个简单的模型机为主题，讨论其组成原理和实现技术。
一、引言通过设计一个简单的模型机，我们将能够更深入地理解计算机的工作原理和内部结构。
这个项目旨在模拟计算机的基本组成部分，并能够执行一些基本的指令。
二、模型机的组成1. 中央处理器 (Central Processing Unit, CPU)模型机的中央处理器是整个系统的核心，负责执行指令和控制其他部件的工作。
CPU由运算器、控制器和寄存器组成。
运算器负责进行算术逻辑运算，控制器负责解析和执行指令，而寄存器则用于保存中间结果和控制信息。
2. 存储器 (Memory)存储器是用于存储数据和指令的部件。
在这个简单的模型机中，我们可以使用随机存储器 (Random Access Memory, RAM)来实现。
RAM 能够以快速和随机的方式读写数据，供CPU使用。
3. 输入输出系统 (Input/Output System)为了能够与外部世界进行交互，模型机需要一个输入输出系统。
这可以包括键盘、显示器、磁盘驱动器等外部设备。
输入输出系统负责将数据从外部设备传输到存储器或CPU，并将结果从CPU传输到外部设备。
4. 总线系统 (Bus System)在模型机中，各个部件之间需要进行数据和指令的传输。
总线系统提供了这样的通信渠道，以便不同的部件可以相互通信和交换信息。
三、模型机的工作原理1. 指令的解析和执行当计算机接收到一个指令时，控制器首先进行解析，并确定需要执行的操作。
然后，将指令传递给运算器进行计算或者传送到存储器读取相应的数据。
2. 数据的读写在指令的执行过程中，模型机可能会需要从存储器中读取数据，或者将计算结果写入存储器。
这个过程需要通过总线系统进行数据的传输。
实验六：复杂模型机的设计与实现精编版
实验六：复杂模型机的设计与实现精编版MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】实验五复杂模型机的设计与实现一、实验目的综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。
二、实验设备Dais-CMX16+计算机组成原理教学实验系统一台，实验用导线若干。
三、数据格式及指令系统1.数据格式其中第7。
2.指令格式模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。
⑴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其中9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表5-1。
⑵访问指令及转移指令模型机设计2条访问指令，即存数（STA）、取数（LDA），2条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC指令使用）。
D为十⑶I/O指令输入（IN）和输出（⑷停机指令 指令格式如下：HALT 3. 指令系统本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令9条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。
下表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
表5-1图5-1复杂模型机微程序流程图按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代四、实验方法㈠键盘操作⑴首先卸去实验连接，然后按如下操作，把系统工作方式设为“微控／在线”。
在待命状态0下按【减址】键，LCD 显示器显示工作模式选项：按【增址】键，将光标移到“MUD ”微程序模式，按【减址】键确定后，系统先询问用户是否使用搭接方式，按【增址】键选择“y ”（搭接）或“n ”（在线），按【减址】键确定：接着系统询问用户是否使用扩展I/O 方式，按【增址】键选择“y ”（扩展I/O ）或“n ”（微控制器关联），按【减址】键确定：确定设置后，系统返回待命状态0。
计算机组成原理课程设计报告基本模型机的设计与实现
计算机组成原理课程设计报告基本模型机的设计与实现
本次课程设计的任务是完成一个基本模型机的设计与实现。
设计经过综合运用了以前所学计算机原理的知识,依照设计要求和指导,实现了一个基本的模型计算机。
本模型机实现的功能有：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。
关键词:基本模型机；机器指令；微指令
目录
1、课程设计题目-
2、实验设备-
3、课程设计步骤-
3.1、所设计计算机的功能和用途-
3.2、指令系统-
3.3、总体结构与数据通路-
3.4、设计指令执行流程-
3.5、微指令代码化-
3.6、组装和调试-
4、课程设计总结-
5、附录-8附录1：数据通路图-8附录2：微程序流程图-9附录3：实验接线图-10附录4：实验程序及微程序-11附录5：。
基本模型机的设计与实现
南京晓庄学院信息工程学院计算机组成原理课程实验报告实验名称：基本模型机的设计与实现年级专业班级：14 级计算机专业专本1班班级学号： 14131521 姓名：殷宇翔学号：姓名：学号：姓名：时间： 2016 年 12 月 10 日一、实验目的、要求：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以构造一台基本模型实验计算机。
2、设计五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试，掌握整机软硬件组成概念。
二、实验仪器设备、器件及环境：三、实验方法、原理：部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验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，实验计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，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序。
⑴有关微控制器部分在前一实验中已详细介绍⑵主存储器的读、写和运行为了向主存储器RAM中装入程序或数据，并且检查写入是否正确以及能运行主存储器中的程序，必须设计三个控制操作微程序。
·存储器读操作：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“0 0”时，按要求连线后，连续按“启动运行”开关，可对主存储器RAM连续手动读操作。
·存储器写操作：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“0 1”时，按要求连线后，再按“启动运行”开关，可对主存储器RAM进行连续手动写入。
·运行程序：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“1 1”时，按要求连线后，再按“启动运行”开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。
上述三条控制指令用两个开关SWC、SWA的状态来设置，其定义如下：⑶指令寄存器介绍指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送到指令寄存器。
指令划分为操作码和地址码字段，由二进制构成，为了执行任何一条给定的指令，必须对操作码进行测试P(1)，通过节拍脉冲T4的控制以便识别所要求的操作。
基本模型机设计与实现实验报告
实验报告时间：2011.5.6基本模型机设计与实现一、目的要求(1)在掌握单元电路实验基础上，将各部分组成系统，构成一台基本模型计算机。
(2)为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。
二、实验仪器与试剂计算机组成原理实验箱。
三、实验原理1、实验中所用的基本模型机实验原理如图1所示。
图1 基本模型机实验原理框图四、实验步骤1、写程序。
方法一：手动写入①将机器指令对应的微代码正确写入2816中。
②使用控制台KWE和KRD进行机器指令的装入和检查。
方法二：联机读/写程序（略）2、运行程序。
单步运行程序、连续运行。
五、实验现象、结果记录及整理首先验证微控制器的存储特性。
将编程开关置为“写入”状态，写入如表2微地址为06～0D的微代码。
每写入一条指令，按一下“启动运行”开关。
再将微地址和总清开关置0，编程开关置为“读”状态，即可验证是否存储正确。
若有错误，则需检查连线或者是重新输入。
经实验，成功显示。
最后，将编程开关置为“运行”状态，即可运行我们写入的微程序。
经实验，结果显示正确。
六、分析讨论与思考题解答（两个解答选择一个填写，也可以自己修改一下填写）解答一：通过这次实践，不仅让我对计算机的基本组成、简单运算器的数据传送通路组成、静态随机存取存储器RAM工作特性及数据的读写方法、时序信号发生电路组成原理、微程序控制器的设计思想和组成原理、微程序的编制、写入过程有了进一步的了解, 也让我觉得自己的动手能力有了很大的提高;自信心也增强了,在课程设计中自己动脑子解决遇到的问题，书本上的知识有了用武之地，这巩固和深化了自己的知识结构。
解答二：通过这次实践,我相信，只要自己在每一次实践中都能仔细思考，课程设计其实都不会很难,关键在于自己能不能认真思考,能不能亲自动手做实验，而不是想着其他人的劳动果实,其次你还要多操作,只有多操作才能从中发现问题,才能及时向老师和同学请教,解决问题,从而更好的掌握书本中知识。
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。
RISC模型机的设计及实现
《计算机组成与系统结构》课程设计报告报告题目：RISC模型机的设计及实现作者所在系部：计算机科学与工程系作者所在专业：计算机科学与技术作者所在班级：0作者姓名：0指导教师姓名：0完成时间：0目录目录 (1)内容摘要 (2)关键词 (2)课程设计任务书 (3)第1章绪论 (4)1.1 设计地点 (4)1.2 设计目的 (4)1.3 设计内容 (4)1.4 实验的环境： (4)第2章基础知识 (5)2.1 概述 (5)2.2 主要技术要点 (6)2.2.1 ALU部件 (6)2.2.2. 存储体 (6)2.2.3 控制器 (6)第3章系统设计与实现 (7)3.1 模型机结构 (7)3.2 程序设计原理 (7)3.2.1 数据格式及指令格式 (7)3.2.2 指令系统 (8)3.3 机器指令设计 (9)3.4 联机实验 (10)3.4.1 实验连线 (10)3.4.2 实验步骤 (10)3.4.3 实验测试： (12)第4章实验总结 (13)参考资料 (13)内容摘要计算机系统是包括计算机硬件和软件的一个整体，两者不可分割，但处于不同的层次上。
计算机系统的层次结构模型中，第0层是硬件内核(逻辑线路)，第1、2层是指令系统和实现该指令系统所采用的技术（组合逻辑技术、微程序控制技术、PLA控制技术），第3、4层为系统软件，第5层为应用软件，第6层是系统分析。
计算机组成原理涉及到的是第0、1、2这3层。
本次计算机组成原理的课程设计主要是实现一个较完整的模型机，在实验中了解，熟悉完整的单台计算机基本组成原理，掌握计算机中数据表示方法、运算方法、运算器的组成、控制器的实现、存储器子系统的结构与功能、输入/输出系统的工作原理与功能。
以及增强自己的动手能力。
课设主要依托组成原理实验室设备EL-JY-II来完成的，在实验当中利用了实验设备厂商开发的工具以及部分源程序代码。
在此说明。
在实验中我要感谢杨老师的辛勤付出，每天来到实验室指导我们进行实验，在此特别提出感谢。
计算机组成原理-简单模型机设计课设
计算机组成原理-简单模型机设计课设一、引言计算机组成原理是计算机科学与技术专业中的重要课程之一，它涉及计算机硬件和软件的基本原理与结构。
本文将基于计算机组成原理的知识，设计一个简单模型机的课设。
在本课设中，我们将探索计算机的基本组成部分，并实现各个部分之间的协同工作。
二、背景知识1. 模型机概述简单模型机是一种基于计算机组成原理的教学模型，它模拟了计算机的基本组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备等。
通过设计并实现这样一个模型机，可以帮助我们更好地理解计算机的工作原理。
2. 计算机组成原理计算机组成原理研究计算机硬件系统的设计与实现，涉及指令系统设计、存储器系统、总线、输入输出系统以及计算机的组成原理等。
在设计模型机的课设中，我们需要灵活运用这些知识，合理规划各个组成部分的功能和连接方式。
三、设计思路1. 指令系统设计指令系统是计算机的核心，它决定了计算机能够执行的操作。
我们需要设计一个简单的指令系统，包括几个基本指令，例如加法、减法、乘法等。
同时，还需要设计指令的格式和编码方式，确保指令可以被计算机正确解读和执行。
2. 存储器设计存储器是计算机的核心组件之一，用于存储和读取数据和指令。
在模型机的设计中，我们可以选择使用寄存器、随机存储器（RAM）等组件来实现存储器的功能。
同时，我们还需要考虑存储器的容量和访问速度等因素。
3. CPU设计中央处理器是计算机的核心组件，用于执行指令和控制计算机的各个部分。
在模型机的设计中，我们需要设计一个简单的CPU，包括运算单元和控制单元两个部分。
运算单元用于执行指令中的运算操作，而控制单元负责指令的解码和执行控制。
4. 输入输出设备设计输入输出设备用于与计算机进行信息的输入和输出。
在模型机的设计中，我们可以选择键盘、显示屏等常见的输入输出设备。
我们需要设计相应的接口电路，使得计算机能够与这些设备进行数据的交换。
四、设计实现1. 指令系统设计和编码方式根据课设要求和实际需求，我们可以选择基于二进制的指令系统，并设计相应的指令格式和编码方式，确保指令可以被CPU正确解读和执行。
《计算机组成原理》教学模型机的设计与实现
充当简单的外设 。各控制信号都是断开的， 没有连接， 目的就是让学生 自己连接 ， 以完成演示性和验证性的 实验 ， 同时也为了让学生设计 出各式各样的整机电路。
本实验装置利用 了现有实验箱的单脉冲发生器 、 连续脉 冲发生器 （ 、 Ｈ） 电平检测器 、 电源电路和电平发 生器（ ０Ｋ ５ 。所有控制信号的高低 电平均可由开关 Ｋ ． １ 提供 。 Ｉ ． １） （ ０Ｋ ５
２ 运算执行部件和数据通路模块的设计与实现
如图 １ 所示 ， Ｄ 由Ｌ Ｅ数据指示器（ ０Ｂ 发光二极管）７ Ｌ １ １数据输入开关 Ｄ Ｐ 、４ Ｓ ７ 、４ Ｓ７ Ｂ －７ 、 Ｓ８ 、 ４ Ｉ３ ７Ｌ ３３７Ｌ ２３ 等器件组成。它能提供不同指令所要求的各种数据通路和 １至 ４ 个通用寄存器 。当虚线连通 时， 整机 内部
学生手动操作完成数据传输实验及运算功能验证实验 ， 还可作为整机 的执行部件。
图 １ 实验装置 系统原理图
３ 主存部件和读 写逻辑 电路模块 的设计与实现
存储器读写有 时序要求 。计算机大部 分的时间都在与存储器 打交道 。进行 一次存储器 的读写 ， 需要
Ｔ 、２Ｔ 、４ １Ｔ 、 ３Ｔ 这四个 Ｔ周期 ， 即一个 Ｃ Ｕ周期（ Ｐ 也称为机器周期 ） 。在对存储器读写的过程中要随时注意 当前所处的状态 ， 否则不能正常进行读写操作。电路的工作原理是在 １ 以前要给地址锁存器 Ａ Ｒ准备好地
收稿 日期：０ ７ １ 一 ７ ２０ — Ｏ ２ 作者简介： 明海（ ９ ３ ， ， 梁 １ ６ 一） 男 汉族 广西扶绥人 ， 广西工学院计算机工程系讲１ 卷 ８
片 ７Ｌ １１ ４ Ｓ ８ 组成Ｅ 。它的运算对象是挂在总线上的两个暂存器 Ｄ １ Ｄ ２． ４ Ｓ ８ 的具体运算功能由 ¨ Ｒ 和 Ｒ ７Ｌ １１ 控制信号 ￥ Ｓ Ｓ Ｓ 和 Ｍ、 Ｎ决定。它的逻辑功能表参见有关的教材［ 。运算器的进位输出被保存在标志 ３ ２ １０ Ｃ ¨ 寄存器中， 可供操作控制器使用。如果学生所设计的整机不需要实现所有的运算功能， 只需实现几种常用的 算术和逻辑运算 ， 那么某些控制信号也可以接到固定电位上 ， 不必加以控制。本 电路模块可单独使用 ， 支持
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
武汉华夏理工学院课程设计课程名称计算机组成原理题目模型机设计与实现专业班级姓名成绩指导教师田小华2016 年12 月27 日武汉华夏理工学院信息工程系课程设计任务书课程名称：计算机组成原理指导教师：田小华班级名称：开课教研室：软件与信息安全一、课程设计目的与任务理解计算机系统各个功能部件的功能、结构和工作原理，正确理解各功能部件之间的相互关系及其在计算机系统中所起的作用；掌握计算机系统各个功能部件的设计和分析技术，包括数据与指令的编码、存储器、运算器、输入输出接口等。
在此基础上，使学生通过理论与实践的结合，利用基本模型计算机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握中央处理器的基本结构和控制流程，掌握机器指令执行的基本过程，熟悉微程序控制器的基本结构和微程序设计技术的主要技巧，理解一条机器指令与一段微程序的关系，明确高级语言指令与微指令的对应关系，充分理解控制信息流利用数据通路完成对数据流的加工处理的过程。
通过课程设计，使学生将所学专业知识综合运用，在实践活动中积累经验，增长才干，训练学生独立工作能力，激发学生的学习热情，培养学生的自主创新精神，养成务实严谨的工作作风。
二、课程设计的内容与基本要求1.按给定的数据格式、机器指令格式和微指令格式，利用基本的数字逻辑器件，设计—台微程序控制的模型计算机。
2.设计五条机器指令:IN,ADD,STA,OUT,JMP，并用微指令编写微程序，实现每条机器指令的功能。
3.在TD-CMA教学实验平台上实现基本模型机方案：⑴建立数据通路，定义开关SW A及SWB的功能；⑵确定微程序控制流程，掌握控制台操作；⑶输入编写的五条机器指令的微程序序列；⑷输入实验机器指令程序序列；⑸设计基本模型的物理连线；⑹完成微程序的调试，实现实验机器指令程序的功能。
完成模型机调试任务后，整理课程设计资料，撰写课程设计报告。
课程设计报告内容包括：模型机数据通路图；②微程序控制器逻辑模块图；③微程序控制流程图；④元件排列图；⑤设计说明书；⑥调试小结。
三、课程设计步骤及时间进度和场地安排《计算机组成原理》课程设计将安排在第17周, 地点在信息系实验楼523教室。
具体安排如下：1．第17周周1（1节）(12月26日) ：集中讲解课程设计原理与方法，3-203教室2．第17周周1（2--4节）：完成模型机的实验线路连接3．第17周周2：调试模型机，记录实验结果，撰写课程设计报告4．第17周周5：检查课程设计报告，打印提交课程设计报告软件工程1151四、课程设计考核及评分标准课程设计考核将综合考虑学生考勤和参与度，课程设计方案正确性和实验结果的正确性，独立完成实验环节的情况，以及课程设计报告书的质量。
具体评分标准如下：分）、及格（60-69分）、60分以下为不及格目录第一章课程设计 (1)1.1课程设计题目 (1)1.2课程设计目的 (1)1.3实验设备 (1)第二章概要设计 (1)2.1 课程设计原理 (1)2.2数据通路框图 (2)2.3 微指令格式 (2)2.4 微程序流程图 (3)2.5微指令二进制代码表 (4)2.6 实验步骤 (5)第三章实验过程屏幕截图........................................................... . (7)3.1调试部分截图 (7)3.2调试整体图 (8)3.3运行结果 (9)第四章设计总结 (9)4.1给出每条机器指令的微程序(十六进制格式) (9)4.2设计体会 (10)附表答辩和评语表 . (12)第一章需求分析1.1课程设计题目基本模型机设计与实现1.2课程设计目的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和整机的概念，培养开发和调试计算机的技能。
1.3实验设备TDN-CM组成原理实验系统，排线若干，微机第二章概要设计2.1 课程设计原理采用五条机器指令:IN,ADD,STA,OUT,JMP地址（二进制）内容（二进制）助记符说明0000 0000 0000 0000 IN R0 “INPUT DEVICE(班号)”→R00000 0001 0001 0000 ADD [0AH],R0 R0+[0AH] →R00000 0010 0000 10100000 0011 0010 0000 STA R0,[0BH] R0→[0BH]0000 0100 0000 10110000 0101 0011 0000 OUT [0BH] [0BH] →LED0000 0110 0000 10110000 0111 0100 0000 JMP 00H 00H→PC0000 1000 0000 00000000 10010000 1010 0001 1111 学号为31号同学0000 1011 求和结果(班号加学号)2.2数据通路框图简单的模型计算机是由运算器、控制器、存储器、总线、输入输出和时序产生器组成。
在模型机中，我们将要实现RAM的读写指令，寄存器的读写指令，跳转指令，ALU的加、减、与、或指令。
把通用寄存器作为累加器A，进行左、右移等指令，整体构成一个单累加器多寄存器的系统。
如图1所示：图1数据通路框2.3 微指令格式当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，如图2所示：图2 微指令格式2.4 微程序流程图微程序流程图如图3所示：图3 微程序流程2.5微指令二进制代码表表1 微指令二进制代码表八进制二进制格式微地址S3 S2 S1 S0MC n WEA9A8A B CμA5～μA000Q0 0 0 0 0 0 0 1 10000001000 1 0 0 0 0 01Q0 0 0 0 0 0 0 1 11101101100 0 0 0 1 0 02Q0 0 0 0 0 0 0 0 11000000010 0 1 0 0 0 03Q0 0 0 0 0 0 0 0 11100000000 0 0 1 0 0 04Q0 0 0 0 0 0 0 0 10110000000 0 0 1 0 1 05Q0 0 0 0 0 0 0 1 10100010000 0 0 1 1 0 06Q 1 0 0 1 0 1 0 1 10011010000 0 0 0 0 1 07Q0 0 0 0 0 0 0 0 11100000000 0 1 1 0 1 10Q0 0 0 0 0 0 0 0 00010000000 0 0 0 0 1 11Q0 0 0 0 0 0 0 1 11101101100 0 0 0 1 12.6 实验步骤2.6.1实验接线图:如下图2-6。
（注意：接线过程中不得有任何错误!）图4 实验接线图2.6.2操作步骤⑴微控器编程开关拨至RUN,“STEP”→STEP,“STOP”→RUN⑵实验箱利用COM1口与微机连接，实验箱加电，启动微机：①进入安装实验系统的目录，例如D：\CMP；②对实验箱复位；③桌面上选择:CMP图标，运行CMP.EXE，进入实验运行环境；④选择转载菜单的装载功能: C:\TANGDU\CMP\SAMPLE\EX1.TXT⑤选择数据通路图标：开关置班号,内存0AH单元置学号⑥CLR:1→0→1⑦运行菜单的连续功能功能，若运行正确，将在“OUTPUT”模块看到十六进制的结果：-班号+学号的和EX1文本文件内容如下：机器指令程序：$P0000$P0110$P020A$P0320$P040B$P0530$P060B$P0740$P0800$P0A01机器指令对应的微程序：$M00018110$M0101ED82$M0200C048$M0300E004$M0400B005$M0501A206$M06959A01$M0700E00D$M08001001$M0901ED83$M0A01ED87$M0B01ED8E$M0C01ED96$M0D028201$M0E00E00F$M0F00A015$M1001ED92$M1101ED94$M1200A017$M13018001$M14002018$M15070A01$M1600D181$M17070A10$M18068A11第三章实验过程屏幕截图3.1调试部分截图图5 数据通路3.2调试整体图图6 实验操作界面3.3运行结果图7 运行结果第四章设计总结4.1每条机器指令的微程序(十六进制格式)IN:01Q: 01ED82H02Q: 00C048H10Q: 01ED92HADD:01Q: 01ED82H02Q: 00C048H11Q: 01ED94H03Q: 00E004H04Q: 00B005H05Q: 01A206H06Q: 959A01HSTA:01Q: 01ED82H02Q: 00C048H11Q: 01ED87H03Q: 00E00DH04Q: 028201HOUT:01Q: 01ED82H02Q: 00C048H11Q: 01ED8EH03Q: 00E00FH04Q: 00A015H05Q: 070A01HJMP:01Q: 01ED82H02Q: 00C048H11Q: 01ED96H03Q: 00D181H4.2设计体会本次课程设计要求我们设计一台微程序控制的模型机，设计基本模型机的指令系统（包括逻辑与，逻辑或，算术加，减运算，输入，输出，转移，传送指令），设计的目的是让我们增加自己的动手能力，真正的达到理论与实际的结合。
本次实验大体上分为两步。
首先，是连接电路。
其次，装载课程设计指导书上设计的程序并测试运行，通过观察运行情况和数据在总线上的流动，了解各功能部件的工作原理和工作机制以及流程图各指令的含义，并装载运行、检验运行结果。
这学期的学习后，让我对计算机的组成有了一个初步的认识，它的内部有很多的奥妙，理论性很强的。
在这次课程设计中，我在实验设计中结合理论学了不少东西。
因为课程设计是要求将以前在课堂上学的理论知识运用到实际的设计当中去，所以在设计过程中，我碰到各种各样的问题。
为了解决这些问题，我仔细认真的去翻阅自己以前学过但是以为已经了解熟悉的东西。
这在无形中帮助我加深对所学知识的了解及运用能力，并且让我明白什么地方是我们真正需要去关注的。
而且这样我对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解。
课程设计需要我不但通过翻阅复习以前学过的知识而且需要查阅更多的相关信息。
通过这次课程设计，我更进一步了解了计算机的组成，尤其对运算器、存储器和微程序控制器，有了非常透彻的认识。
并且对线路的连接与模型机的各个硬件的结构，以及微程序微指令的一些编制与设计有了一定的了解。
从一种微观的角度更加了解计算机模型机，这样我对于计算机的了解更加深入。