机组课程设计报告-基于虚拟平台模型机及指令系统设计.docVIP

计算机科学学院 课程设计报告 课程 计算机组成原理 题目 基于虚拟平台的模型机 及指令系统设计 年级 专业 学号 任课教师 2010年 12 月 22 日 课程设计题目 基于虚拟平台的模型机及程序设计实验 验收 时间 2010.12.21 验收 地点 9#307 指导 教师 小组 成员 具体分工 备注 课题总体设计思想概述 手动控制将微程序控制器的微命令信号与时序电路的节拍，脉冲信号相配合，再送往运算器，存储器电路的相应控制点进行连接。 通过使用WE微指令在存储器里存入数据，通过RD微指令取出数据，并自编程序，验证运行结果的正确性。 课题设 计 目 的和原理 将运算器，微程序控制器和存储器联机，形成简单的模型机计算机系统。 了解微程序控制器怎样控制数据通路及模型机运行的。 通过运行由多条机器指令构成的简单程序。进一步理解机器指令和微指令的关系，了解微程序是如何解释机器指令的。 课 题 设 计 方 案 一、实验原理电路如下： 二、实验设备及器件： 计算机组成原理虚拟实验平台;74LS181;74LS57;74LS395; 2114;74LS244。 三、微程序流程图如下： 课 题 测 试 方 案 先在RAM里存入数据： 地址 数据 0001 0010 0010 0100 0011 0110 0100 1000 测试数据如下： 最后的结果为： R1=0011 R2=0011 R3=1010 错 误 及 结 果 分 析 使用虚拟平台设计模型机时由于芯片比较多，在连线时就要特别仔细，否则出错很难查找位置，同时芯片的布局也要有规律，才能使模型机整体布局合理整齐。 可以把各控制点和输出显示灯集中放在一个区域，这样易于操作和观察结果。 在执行指令时，要将寄存器中的数据打入ALU里进行运算，可是拨动数据选择器74LS157后ALU没有数据，经过仔细检查后发现芯片的一个引脚连错了位置，所以在连电路时一定要熟悉各个芯片的功能和引脚的作用。 在读，写RAM时，要先将片选信号置0芯片才工作，但是在读或写操作完成后一定要将片选信号再置1，这样在总线上进行其他数据的操作时才不会对ALU里的数据造成干扰，防止数据的丢失和篡改。 在执行指令时一定要严格按步骤操作，控制好各个控制信号的时序关系，才能得出正确的结果。 第一条指令：R1加R2(R1 从RAM的0001号地址取数据0010给R1，传给ALU执行R1加R1结果为0100，将结果传回寄存器R1。 第二条指令：R1减1(R1 将R1的数据0100给ALU，执行减1操作，结果为0011，将结果再传回寄存器R1。 第三条指令：~R2(R2 从RAM的0010址取数据0100给R2，R2将数据传给ALU执行取反操作~R2，结果为1011，传回R2。 第四条指令：R1R2(R2 将R1和R2的数据传给ALU执行与操作，结果为0011传回R2。 第五条指令：（R1+R3）(R3 从RAM的0011地址取数据0110给R3，将R1和R3的数据传给ALU做运算，结果为1010，将结果传回R3。 课 题 设 计 心 得 本次实验，搭建电路将运算器、微程序控制器和存储器联机构成了简单的模型机计算机系统。通过设计微程序，使我更加深刻的了解了怎样用微程序控制数据通路及模拟机运行工作的原理和方法步骤。 要使模型机正常工作，不仅要设计好正确合适的指令，更要在执行过程中利用手工操作控制好各个信号之间的时序关系。这就要求我们对各个芯片的控制信号熟悉的掌握，并且要明确各微指令的操作步骤，控制好各信号的顺序，只有这样数据才能正确的操作，模型机才可以正常运行。 在做这个实验时一定要有耐心，并且连电路时也要很认真细心，因为芯片比较多，线路分布也很复杂，所以要求我们在掌握模型机的组成原理的前提下仔细的连接电路，否则连错了很难修改。同时在芯片和各输出输入控制信号的布局上也要有周全的考虑，可以讲输入信号、控制信号、输出信号放在一起就比较方便观察和操作控制。 计 算 机 科 学 学 院 本科课程设计量化评分标准 (计算机系统结构类) 学生姓名： 指导教师： 年级和专业： 指标 最高分 评分要素 评分 方案 设计 20 课题明确；总体功能描述及总体电路框图清楚；课题分工明确，分功能概述及电路接线图清晰；测试方案合理可行，理论结果正确。 调试 20 平台使用熟练；电路信号控制正确；测试数据设置得当；仿真熟练，结