计算机组成原理课程.docVIP

计算机组成原理课程 计算机科学与技术0601班 姓名：刘佳 学号：0699020103 同组其他人员（徐静蕾、赵雯、卢燕妮、王大伟、焦彤） 日期：2009年1月11日 CPU综合设计 目 录 一、教学目的、任务与实验设备 3 1. 学习目的 3 2. 学习任务 3 3. 设计 3 4. 调试 3 5. 实验设备 3 二、CPU指令系统的拟定 3 1. 指令格式 3 2. 寻址方式 4 3. 指令类型 5 三、运算器的设计 9 1、 SN74181的引脚框图： 9 2. 引脚功能： 10 3、 SN74181功能表 10 四、数据通路结构的建立 12 1、 部件设置 13 2、 总线与数据通路结构 13 3、 各类信息的传送路径 14 4、 微命令的设置 16 五、组合逻辑控制器的设计 17 1. 功能描述和结构 17 2. 输入、输出端口定义 17 3. 指令译码器 18 4、 时序发生器 21 5、 编码器 22 6、 7、 微操作信号发生器 24 六、下载调试和验证 24 (1) 实验接线 25 (2) 连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。 26 (3) 写微程序和程序 26 (4) 运行程序 29 (5) 采用单步或连续运行方式执行机器指令，参照机器指令及微程序流程图，将实验现象与理论分析比较 29 七、设计总结 29 八、参考文献 30 教学目的、任务与实验设备 学习目的 从计算机的基本概念、基本组成及基本功能着手，对计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理进行学习，掌握有关软、硬件的基本知识，尤其是各基本组成部件有机连接构成整机系统的方法，为培养自身对计算机系统的分析、设计、开发和使用能力打下基础。通过本门课程的学习，能在自己的脑中建立计算机的整机概念。 学习任务 掌握数字化信息编码及运算方法，运算器的逻辑构成； 熟悉半导体存储器、磁表面存储器基本原理，掌握存储体系构成；掌握寻址和指令系统； 熟悉中央处理器组成、时序控制方法，掌握控制器设计技术； 熟悉系统总线和I/O系统。 设计 根据课程设计要求，分别建立CPU的指令系统，利用运算器设计实验结果，设计组合逻辑控制器，设计数据通路结果框图等。 调试 把设计结果下载到实验版上，通过执行指令对设计进行验证 实验设备 PC机一台 DVCC试验箱 各种实验多需要的跳线，连接线等 CPU指令系统的拟定 指令格式 模型机采用定长的指令格式，每条 指令16位字长，占据一个存储单元。由于指令字长有限，采用寄存器寻址，即指令格式给出寄存器号，根据不同的寻址方式形成相应的地址。 模型机的指令格式有三类： 双操作数值令格式 15 12 11 9 8 6 5 3 2 0 操作码 寄存器号 寻址方式 寄存器号 寻址方式 目 的 源 四位操作码可以表示16种操作。 单操作指令格式 15 12 11 6 5 3 2 0 操作码 （可扩展） 寄存器号 寻址方式 目的 转移指令格式 15 12 11 9 8 6 5 4 3 2 1 0 操作码 寄存器号 寻址方式 N’ Z’ V’ C’ 转移地址 转移条件 寻址方式 模型机的特点是指令中直接给出寄存器编号，供CPU访问。可编程的寄存器包括寄存器R0 ~ R3，堆栈指针SP，程序计数器PC，程序状态字PSW，针对同一种寻址防护四编码，指定不同的寄存器，派生出多种不同的寻址方式。 模型机的常用的寻址方式： 类型编号 寻址方式 助记符 可指定的寄存器 定义 0型(000) 寄存器寻址 R R0 ~ R3，SP，PC，PSW 寄存器的内容为操作数 1型(001) 寄存器间址 (R) R0 ~ R3 寄存器的内容为操作数地址 2型(010) 自减型寄存器寻址 -(R) -(SP) R0 ~ R3 寄存器内容减1后的操作数地址 SP内容减1后为堆栈地址 3型(011) 立即/自增型寄存器寻址 (R)+ (SP)+ (PC)+ R0 ~ R3 寄存器的内容为操作数的地址，访问该地址后寄存器内容加1 SP内容为栈顶地