基本模型机的设计带进位运算指令的实现.docVIP

学 号： 课 程 设 计 题 目 基本模型机的设计 ——带进位运算指令的实现 学 院 计算机科学与技术学院 专 业 计算机科学与技术 班 级 姓 名 指导教师 2011 年 月 日 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位：计算机科学与技术学院 题 目: 基本模型机的设计——带进位运算指令的实现 初始条件： 理论：学完“电工电子学”、“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、和“计算机组成原理”课程，掌握计算机组成原理实验平台的使用。 实践：计算机学院科学系实验中心提供计算机、实验的软件、硬件平台，在实验中心硬件平台验证设计结果。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、基本模型机系统分析与设计，利用所学的计算机组成原理课程中的知识和提供的实验平台完成设计任务，从而建立清晰完整的整机概念。 2、根据课程设计题目的要求，编制实验所需的程序，上机测试并分析所设计的程序。 3、课程设计的书写报告应包括： （1）课程设计的题目。 （2）设计的目的及设计原理。 （3）根据设计要求给出模型机的逻辑框图。 （4）设计指令系统，并分析指令格式。 （5）设计微程序及其实现的方法（包括微指令格式的设计，后续微地址的产生方法以及微程序入口地址的形成）。 （6）模型机当中时序的设计安排。 （7）设计指令执行流程。 （8）给出编制的源程序,写出程序的指令代码及微程序。 （9）说明在使用软件HKCPT的联机方式与脱机方式的实现过程（包括编制程序中带进位运算指令的时序分析，累加器A和有关寄存器、存储器的数据变化以及数据流程）。 （10）课程设计总结（设计的特点、不足、收获与体会）。 时间安排： 周一：熟悉相关资料。 周二：系统分析,设计程序。 周三、四：编程并上实验平台调试 周五：撰写课程设计报告。 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 基本模型机的设计 ——带进位运算指令的实现 1.设计的目的及设计原理 1.1设计目的： (1)掌握各个单元模块的工作原理，进一步将其组成完整的系统，构造成一台基本模型计算机。 (2)在本试验中，将规划读、写内存，寄存器，数值计算等功能，并且编写相应的微程序。具体上机调试各个模块以便进一步掌握整机的概念。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。 (3)通过使用软件HKCPT，了解程序编译，加载的过程。同时，培养动手能力，独立解决问题的能力。 (4)通过微单步，单拍调试，理解模型机中的数据流向。 1.2设计原理： 在各个模块试验中，各模块的控制信号都是由试验者手动模拟产生的。而在真正的实验系统中，模型机的运行是在微程序的控制下进行的，可实现特定指令的功能。在本实验平台中，模型机从内存中取出，解释，执行及其指令都将由微指令和与之相配合的时序来完成，即一条机器指令对应1个微程序。 本次实验完成，依靠判断进位位CY是否溢出，若低位位运算有溢出，则将结果存入低地址，并且在两高位运算时，将低位的进位值也参与运算，若高位运算溢出，则不在主存RAM中给予保存。 2.模型机的逻辑框图 简单的模型计算机由算术逻辑运算单元，微程序单元，堆栈寄存器单元，累加器，启停单元，时序单元，总线和存储器单元组成。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。 根据设计要求，对实验仪硬件资源进行逻辑组合，便可设计出该模型机的整机逻辑框图如后图所示： 算术逻辑运算单元由两个数据锁存器(DR1,DR2),ALU,1个数据缓冲器224组成。微程序控制单元由位地址寄存器，微程序寄存器（6264*3），微指令锁存器组成。指令部件模块由一个指令寄存器IR1,1个地址锁存器IR2,PC计数器，2个输出锁存器224组成。存储器由1片静态RAM(6264)及控制电路构成。寄存器组由累加器A和堆栈寄存器（R0,R1,R2,R3）组成。X0,X1控制A的工作模式，ERA为0时选通A，RACK是A的工作脉冲，SA,SB选通一个寄存器（R0,R1,R2,R3）,RR为0容许寄存器读出，WR为0容许数据写入。 3.设