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计算机组成原理课程设计报告 专 业： 网络工程 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2012年 月 日 1 课程设计的题目和内容 3 1.1 课程设计的题目 3 1.2 课程设计完成的内容 3 2 课程设计的基本要求 3 3 课程设计的具体步骤 4 3.1 完成系统的总体设计 4 3.2 设计控制器的逻辑结构框图 4 3.3 设计机器指令格式和指令系统 5 3.4 设计时序产生器电路 5 3.5 设计微程序流程图 6 3.6 设计操作控制器单元（即微程序控制器） 6 3.7 设计单元电路 7 3.8 编写汇编语言源程序 8 3.9 机器语言源程序 8 3.10 编译和功能仿真 9 3.11 主要器件电路图 9 3.12机器语言源程序的功能仿真波形图及结果分析 10 4 故障现象和故障分析 12 5 心得体会 13 6 软件清单 13 7 附录表（微程序流程图） 31 1 课程设计的题目和内容 1.1 课程设计的题目 设计一台嵌入式CISC模型计算机（采用定长CPU周期、联合控制方式），并运行能完成一定功能的机器语言程序进行验证，实现方法如下： ●连续输入5个有符号整数（8位二进制补码表示，用十六进制数输入），求最大的负数并输出显示。 说明：①5个有符号数从外部输入； ②一定要使用符号标志位（比如说SF），并且要使用为负的时候转移（比如JS）或不为负的时候转移（比如JNS）指令。 第二类（最高成绩为“良”）：采用单数据总线结构的运算器，不采用RAM； 1.2 课程设计完成的内容 1.完成系统的总体设计，画出模型机数据通路框图； 2.设计微程序控制器（CISC模型计算机）的逻辑结构框图； 3.设计机器指令格式和指令系统； 4.设计时序产生器电路； 5.设计所有机器指令的微程序流程图； 6.设计操作控制器单元； 在CISC模型计算机中，设计的内容包括微指令格式（建议采用全水平型微指令）、微指令代码表（根据微程序流程图和微指令格式来设计）和微程序控制器硬件电路（包括地址转移逻辑电路、微地址寄存器、微命令寄存器和控制存储器等。具体电路根据微程序控制器的逻辑结构框图、微指令格式和微指令代码来设计）。 7.设计模型机的所有单元电路，并用VHDL语言（也可使用GDF文件----图形描述文件）对模型机中的各个部件进行编程，并使之成为一个统一的整体，即形成顶层电路或顶层文件； 8.由给出的题目和设计的指令系统编写相应的汇编语言源程序； 9.根据设计的指令格式，将汇编语言源程序手工转换成机器语言源程序，并将其设计到模型机中的ROM中去； 10.使用EDA软件进行功能仿真，要保证其结果满足题目的要求；（其中要利用EDA软件提供的波形编辑器，选择合适的输入输出信号及中间信号进行调试。） 2 课程设计的基本要求 该课程设计作为一门独立的课程，要求学生掌握CISC模型机的组成和工作原理，学会Altera MAX+plusⅡ EDA软件的使用，能用VHDL语言设计一个能完成一定功能的模型计算机，并通过仿真一个程序的执行来验证模型机设计的正确性。 3 课程设计的具体步骤 3.1 完成系统的总体设计 (说明：设计时，外部时钟信号上边沿有效。) 3.2 设计控制器的逻辑结构框图 说明： 在T4内形成微指令的微地址，并访问控制存储器，在T2的上边沿到来时，将读出的微指令打入微指令寄存器，即图中的微命令寄存器和微地址寄存器。 3.3 设计机器指令格式和指令系统 本模型机中的指令系统中共有11条基本指令，下表列出了每条指令的格式、汇编符号和指令功能。 助记符号 机器格式 指令代码 TEST Rd 0101 ×× Rd 判断正负，锁存SF JNS 0110 ×××× addr 若不为负，则addr→PC MOV1 Rs Rd 0111 Rs Rd Rs→Rd IN1 Rd 1000 ×× Rd 将数据存到Rd寄存器 MOV Rd,data 1001 ×× Rd data data→Rd CMP Rs,Rd 1010 Rs Rd Rs-Rd,锁存CY和ZI JB addr 1011 ×××× addr 若小于，则addr→PC CMP1 Rd data 1100 ×××× data Rs-data,锁存CY和ZI INC Rd 1101 ×× Rd Rd+1→Rd JMP addr 1110 ×××× addr addr→PC OUT