1、12014-2015学年第一学期计算机组成原理与接口技术综合指导教师 朱伟 电话：15927346821Note1: 时间为第 17周.Note2: 请按模板格式书写课程设计（论文）说明书，只交电子文档。说明书电子文档压缩文件名为学号+姓名。Note3:。课程设计说明书电子文档上交截止时间为 12月 28号下午 4点前，集中交到本班学习委员转交到指导老师电子邮箱 。过期不交者，课程设计成绩为不及格。课 程 设 计 任 务 书学生任选一题完成题目： 1、计算机系统的发展与现代计算机硬件的发展趋势。（技术资料的收集查询和归纳总结）2、基本模型机微程序控制器设计 （计算机组成原理的设计）3、基本模型
2、机八位运算器设计（数字逻辑与接口电路的设计）2课程设计（论文）任务书 1学 号 学生姓名 专业（班级）设计题目计算机系统的发展与现代计算机硬件的发展趋势设计技术参数书写课程设计（论文）系统的发展过程，硬件的发展趋势设计要求论述：计算机系统的发展与现代计算机硬件的发展趋势工作量课程设计（论文）说明书。3000 字以上。工作计划第 17 周 完成3参考资料自主查询年 月 日课程设计（论文）任务书 2学 号 学生姓名 专业（班级）设计题目基本模型机微程序控制器（至少包括 AND,OR,IN,OUT,加 ADD,减 SUB,转移 JZ ,JMP 指令）设计技术参数微指令，微程序，微程序控制器设计要求设
3、计机器指令和微指令，将机器指令和微指令编写成规定格式的十六进制文件。工作量1、画出流程图,编写微指令代码和程序2、课程设计说明书。4工作计划第 16 周 画出流程图 ,设计微指令，将编写机器指令和微指令成规定格式的十六进制文件连线,在实验箱上运行参考资料计算机组成原理 第三版（网络版） 白中英主编 科学出版社微型计算机接口技术与应用 编（著）者 刘乐善 华中科技大学出版社数字逻辑编（著）者 欧阳星明 华中科技大学出版社COP2000 计算机组成原理实验指导书年 月 日课程设计（论文）任务书 3学 号 学生姓名 专业（班级）设计题目基本模型机八位运算器设计（至少包括,加,减,，与，或，非，异或，
4、移位）设计技术参数逻辑门，组合逻辑电路，中规模组合逻辑电路，运算器设计要求应用中规模组合逻辑电路和逻辑门设计运算器，画出原理框图，设计出完整逻辑电路图。工作量1、画出原理框图，设计出完整逻辑电路图。2、课程设计说明书。5工作计划第 16 周 应用中规模组合逻辑电路和逻辑门设计运算器参考资料计算机组成原理 第三版（网络版） 白中英主编 科学出版社微型计算机接口技术与应用 编（著）者 刘乐善 华中科技大学出版社数字逻辑编（著）者 欧阳星明 华中科技大学出版社课程设计说明书模板如下：2014-2015学年第一学期计算机组成原理与接口技术综合题目：基本模型机微程序控制器设计6院 系： 专业班级： 学
5、号： 学生姓名： 指导教师： 2014 年 12 月 22 日目录摘要1 设计背景 12 设计目标3 概要设计 231 设计目的 232 设计仪器 233 设计内容 24 详细设计41 系统需求分析 842 系统目标 843 功能分析 844 详细步骤 85 总结参考文献（资料）7摘要本课题利用简单模型机 cop2000 计算机组成原理教学实验箱来编写指令系统，用微程序控制器实现了一系列的指令功能，并且编写了具有一定功能的汇编语言程序。？关键词：微指令，机器指令，微程序，1 设计背景通过计算机组成原理理论课和几次实验的学习，尝试设计？条机器指令，并编写相应的微程序，完成由基本单元电路构成一台基
6、本模型机，再经过调试指令和模型机使其在微程序的控制下自动产生各部件单元的正常工作控制信号。本课程设计要求实现机器指令：IN（输入) OUT,，与 AND（逻辑乘），AND,OR, MOVE 传递，加 ADD,减 SUB,转移 JZ ,JMP 机器指令。？2 设计目标在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，将第一部分中的各单元组成系统，构造一台基本模型计算机。本次课程设计主要是为其定义六条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试运行，形成整机概念。用微程序控制器实现以下指令功能，设计各指令格式以及编码，并实现各机器指令微代码，根据定义的机器指令，自拟编写加 ADD,减 SUB,循环左移
7、RLC的应用程序。全部微指令设计完毕后，编写二进制代码，即使每条指令代码化。连接线路在 COP2000 计算机组成原理教学实验箱上运行，并显示输出实验结果截图。83 概要设计31 设计目的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构造一台稍微复杂的模型计算机；2. 为其定义六条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念32 设计仪器COP2000 计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干；PC 机一台。33 设计内容部件实验过程中，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，计算机数据通路的控
8、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。本实验采用六条机器指令：IN,OUT，与 AND（逻辑乘），AND,OR, MOVE 传递，加 ADD,减 SUB,转移 JZ ,JMP 机器指令） ，式如下：1， MOVE A，#II 将立即数装入累加器A2， ADD A，#II 累加器A加立即数？4 详细设计41 系统需求分析一台计算机所能执行的各种指令集合称为指令系统或指令集。一台特定的计算机只能执行自己指令系统中的指令。因此，指令系统就是计算机的机器语言。指令系统表征着计算机的基本功能和使用
9、属性，它是计算机系统设计中的核心问题。而指令系统是一台计算机中所有机器指令的集合。通常性能较好的计算机都设置有功能齐全、通用性强、指令丰富的指令系统，而指令功能的实现需要复杂的硬件结构来支持。 942 系统目标在基本模型机的基础上改进并实现 IN,OUT,STA,加 ADD,减 SUB,指令。43 功能分析该系统实现的功能是对输入的数据可以和内存中的数据进行连续的加、减及循环左移运算，并对其结果进行存储，显示等功能，从而得到一个简易的复杂模型机所实现的功能。4 4 详细步骤1.设计微指令，编写每条机器指令对应的微程序1)确定微操作按照要求设计指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算
10、和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。从而可以想到如下指令：24 位控制位分别介绍如下：XRD ： 外 部 设 备 读 信 号 ， 当 给 出 了 外 设 的 地 址 后 ， 输 出 此 信 号 ， 从 指定 外 设 读 数 据 。EMWR： 程 序 存 储 器 EM 写 信 号 。EMRD： 程 序 存 储 器 EM 读 信 号 。PCOE： 将 程 序 计 数 器 PC 的 值 送 到 地 址 总 线 ABUS 上 。EMEN： 将 程 序 存 储 器 EM 与 数 据 总 线 DBUS 接 通 ， 由 EMWR 和 EMRD
11、决定 是 将 DBUS 数 据 写 到 EM 中 ， 还 是 从 EM 读 出 数 据 送 到DBUS。IREN： 将 程 序 存 储 器 EM 读 出 的 数 据 打 入 指 令 寄 存 器 IR 和 微 指 令 计 数器 uPC。EINT： 中 断 返 回 时 清 除 中 断 响 应 和 中 断 请 求 标 志 ， 便 于 下 次 中 断 。ELP： PC 打 入 允 许 ， 与 指 令 寄 存 器 的 IR3、 IR2 位 结 合 ， 控 制 程 序 跳转 。MAREN： 将 数 据 总 线 DBUS 上 数 据 打 入 地 址 寄 存 器 MAR。MAROE： 将 地 址 寄 存 器
12、MAR 的 值 送 到 地 址 总 线 ABUS 上 。OUTEN： 将 数 据 总 线 DBUS 上 数 据 送 到 输 出 端 口 寄 存 器 OUT 里 。STEN： 将 数 据 总 线 DBUS 上 数 据 存 入 堆 栈 寄 存 器 ST 中 。RRD： 读 寄 存 器 组 R0-R3， 寄 存 器 R?的 选 择 由 指 令 的 最 低 两 位 决 定 。RWR： 写 寄 存 器 组 R0-R3， 寄 存 器 R?的 选 择 由 指 令 的 最 低 两 位 决 定 。CN： 决 定 运 算 器 是 否 带 进 位 移 位 ， CN=1 带 进 位 ， CN=0 不 带 进 位 。F
13、EN： 将 标 志 位 存 入 ALU 内 部 的 标 志 寄 存 器 。WEN： 将 数 据 总 线 DBUS 的 值 打 入 工 作 寄 存 器 W 中 。AEN： 将 数 据 总 线 DBUS 的 值 打 入 累 加 器 A 中 。?102） 指令流程图MOV A,#01HPCMAR(PC+1PC)MAREMEMIR 、uPCEMA（PC+1PC）ADD A,R0PCMAR(PC+1PC)MAREMEMIR 、uPCW+AA（PC+1PC）R0W11SUB A,R03） 指令/微指令表助记符 状态 微地址 微程序 数据输出 数据打入 地址输出 运算器 移位控制 uPC PCOR A, R
14、? T2 60 FFF7EF 寄存器值R? 寄存器W A输出 +1T1 61 FFFE92 ALU直通 寄存器A 标志位C,Z 或运算 +1T0 62 CBFFFF 指令寄存器IR PC输出 A输出 写入+163 FFFFFF A输出 +1MOV A, #IIT1 7C C7FFF7 存贮器值EM 寄存器A PC输出 A输出 +1 +1T0 7D CBFFFF 指令寄存器IR PC输出 A输出 写入+1？2，应用设计的指令系统编写几段典型的汇编语言程序联机写程序1，？2，？3，？3，运行程序.单步运行程序单步运行一条微指令,每按动一次,即单步运行一条指令,当运行结束后.可检查存数单元中的结果是否和理论值一致.？. 连续运行程序PCMAR(PC+1PC)MAREMEMIR 、uPCA-WA（PC+1PC）R0MARMAREMEMW12检查存数单元结果是否正确. 实验结果截图如下：5 总结？
