基本模型机的设计跳转指令的实现课程设计任务书1.docVIP

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 基本模型机的设计——跳转指令的实现 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（包括编制程序中跳转指令的时序分析，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 ——跳转指令的实现 一、设计的目的及设计原理 1、设计目的 基本模型机系统分析与设计，就是要求我们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。掌握计算机组成原理实验平台的使用。 本次课程设计的主要目的有两个：1、掌握各个单元模块的工作的原理,进一步将其组成完整的系统,构造一台基本的模型计算机；2、学会规划读/写内存、寄存器、数值计算等功能,并且编写相应的微程序,在具体上机的过程中,调试各个模块单元以便进一步掌握整机的概念。 2、设计原理 在各个模块试验中，各模块的控制信号都是由实验者手动模拟产生的，而在真正的试验系统中，模拟机的运行是在微程序的控制下，实现特定指令的功能。在本实验平台中，模拟机从内存中取出、解释、执行机器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一个微程序。 二、设计模型机的逻辑框图 简单的模型计算机是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、时序单元、总线和存储器单元组成。 在本次设计中采用硬件与软件相结合的方式。实验开始之前，只需进行少量的数据线的链接。整体日上不仅仅减少了手动连线给实验带来的复杂性，而且使得整个实验趋于自动化，可以在电脑软件的辅助下观察到清晰的机器步骤和结果，大大简化了实验过程。 根据设计要求，对试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。图一表示的就是实验计算机整机逻辑框图。 图一 整机逻辑框图 在模型机中，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。 三、指令系统的设计 本实验平台内采用的是8位数据总线和8位地址总线方式，在设计指令系统时应考虑有哪几种类型的指令，哪几种寻址方式和编码方式。 1、指令系统 一般的指令系统包含有一下五类指令：算术/逻辑运算类指令(加-ADD、减-SUB)、移位操作类指令(带位左移-RLC、带位右移-RRC)、数据传送类指令(MOV)、程序跳转指令(无条件跳转-JMP、数值为零跳转-JZ、进位为零跳转-JC)、存储器操作类指令(STA)。最后还有一个停机指令(HALT)。 2、指令格式 主要包括指令的寻址方式和编码方式。寻址方式分为直接寻址、寄存器直接寻址、寄存器间接寻址、立即数寻址。一般指令由操作码和地址码组成，高位为操作码，低位为地址码。下面依次分析各类寻址方式的指令格式。 ①直接寻址 如双字节指令STA 高位——操作码 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 低位——地址码 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0