基本模型机的设计—跳转转移指令的实现 熟悉微程序控制的原理.docVIP

序 号： 课 程 设 计 课程名称 计算机组成原理课程设计 设计题目 基本模型机的设计 学院/专业 计算机科学与技术 班 级 计算机0601 学 号 姓 名 指导教师 唐建雄 日 期 2008年12月20日 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 唐建雄 工作单位： 计算机科学与技术学院 题 目: 基本模型机的设计——跳转、转移指令的实现 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、实验的软硬件平台。到实验中心硬件平台验证设计结果。 要求完成主要任务: （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（包括编制程序中每指条令的时序分析，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： 设计时间一周： 周1：熟悉相关资料。 周2：系统分析,设计。 周3周4：编程并上实验平台调试 周5：撰写课程设计报告。 设计报告书收取时间：20周的星期五下午5:00之前。 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 计算机组成原理课程设计 1 实验目的 1.通过使用软件HKCPT，了解程序的编译、加载的过程，通过模型机了解计算机的执行指令的工作原理。 2.通过微单步、单拍调试，理解模型机中的数据流向。 3.熟悉微程序控制的原理，掌握微程序的编制、写入并观察运行状态。明白每一条指令在内存、CPU中的存取和执行流程。 2 设计原理 在模型机中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，本次实验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。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。 在微程序控制单元，微指令采用全水平不编码的方式，每个微操作控制信号由一位微代码表示。用增量的方式来控制微代码的运行顺序，每一条指令微程序连续存放在微指令存储器连续的单元中。在微程序存储器的0单元存放取指指令，在启动时清零微地址寄存器，执行取指指令。 3实验仪器简介 本实验采用武汉恒科电子生产的计算机组成原理实验仪（HK-CPTⅣ型）和计算机实验软件相结合的方式，不仅可以减少手动连线给实验带来的复杂性，更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，大大简化了实验过程。 计算机组成原理（HK-CPTⅣ型）实验仪本身就是一个可运行的系统。整个系统采用功能模块的设计思路，实验者可单独设计和调试各个功能模块。可实现边调试边与原有的系统进行比较，最终实现一个新的系统。整个实验机提供了运算器模块、指令部件模块、寄存器堆栈模块、存储器模块、总线传输模块、微程序模块、启停和序模块，以及用于调试和观察数据的控制模块。整个系统采用总线结构。总线结构具有扩展能力强，结构简单清晰。本实验机的总线分为：内部、外部地址总线，内部、外部数据总线。整个系统的各个总线都布有测试孔，以便于测试。各模块的电源、地、地址数据总线已经按照标准连接完毕，控制信号都按各功能模块的布局引出，实验者可方便的定位各测试点。 软件是由武汉恒科电子计算机组成原理（HK-CPTⅣ型）实验仪自带的一套功能强大的图形界面的操作软件，可以在该软件中轻松实现汇编语言到机器码的转变，而且通过与PC机USB口相连，在PC机上图形界面的操作软件的帮助下，实验者可在PC机上进行编辑、加载、动态调试等操作。其用户界面如上图所示。整机设计根椐设计要求