计算机组成原理课程设计---简单计算机的设计.docVIP

计算机组成原理课程设计 (Ver 3.1) 杨宏雨 黄贤英 陈媛 计算机科学与工程学院 2007年7月 1、课程设计目的 2 2、仪器设备 2 3、基于微控器的模型机设计部分 2 3.1、设计步骤 2 3.2、准备知识 4 3.3、设计内容 4 题目一：设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的模型机 4 题目二：设计一个具有带进位加法和条件跳转的模型机 4 题目三：设计一个具有循环左移功能的模型机 4 题目四：设计一个具有带借位减法和存储功能的模型机 4 4、可编程逻辑器件设计部分 4 4.1、设计步骤 4 4.2、准备知识 4 4.3、设计内容 4 题目五：利用CPLD设计一个并行加法器 4 题目六：阵列乘法器设计 4 题目七：硬联控制器设计 4 5、具有中断处理功能的模型机设计 4 5.1、设计内容 4 5.2、准备知识 4 5.3、设计步骤 4 6、课程设计任务及要求 4 7、考核办法 4 8、参考资料 4 9、附录 4 附录1（数据通路）： 4 附录2（系统连线参考图） 4 附录3（实验系统主要单元电路） 4 附录4（ispDesignEXPERT软件使用） 4 VIII.把设计适配到Lattice器件中 4 IX. 层次化操作方法 4 《计算机组成原理》课程设计 1、课程设计目的 通过对一个简单计算机的设计，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，在此基础上完成一台基本计算机的组成设计，从而加深对理论课程的理解，锻炼学生的独立思考和动手能力。 2、仪器设备 硬件环境为PC-386以上微机，西安唐都科教仪器公司的TDN-CM+计算机组成原理实验台。软件环境采用WINDOWS操作系统，西安唐都科教仪器公司的TDN-CM+计算机组成原理实验软件。 3、基于微控器的模型机设计部分 3.1、设计步骤 设计一台完整的计算机，大致需按如下的顺序来考虑： 确定设计目标 确定所设计计算机的功能和用途。 确定指令系统 确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式，并给出具体的编码，比如指令的操作码，地址码等的位数及各种编码的含义。 确定总体结构（寄存器、加法器、选择器的设置与数据通路的设计） 总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。在此基础上，就可以拟出各种信息传输路径，以及实现这些传输所需要的微命令。 对于部件设置，比如要确定运算器部件采用什么结构，控制器是微程序控制还是硬联控制等。 综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求，设计合理的数据通路结构，确定采用何种方案的内总线及外总线。数据通路不同，执行指令所需要的操作就不同，计算机的结构也就不一样。 设计指令执行流程 数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。 根据指令的复杂程度，确定每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需考虑哪些微操作可以安排在同一条微指令中，哪些微操作不能安排在同一条微指令中。 确定微程序地址 确定后续微地址的形成方法，确定每个微程序地址及分支转移地址，画出微程序流程图。 微指令代码化 根据微指令格式，将微程序流程图中的所有微指令代码化。首先写出每个微地址以及该地址对应的微指令代码（共24位二进制信息），如下表所示： 其中：微地址表示控制存储器的地址，后面的24位表示微指令。 然后将每个微地址和对应的微指令转换成16进制，并写在一行，格式为： $M********，前面2个‘*’表示该微指令的在微控制器中的地址，后面6个‘*’表示该微指令代码。如上述表中的四条微指令写成： $M：表示在控制存储器地址00h处的代码是h。 $M0101ED82：表示在控制存储器地址01h处的代码是01ED82h。 $M0200C048：表示在控制存储器地址02h处的代码是00C048h。 $M0300E004：表示在控制存储器地址03h处的代码是00E004h。 编写工作程序并代码化 编写测试用的工作程序（注：测试程序要能覆盖设计的所有指令），并写出内存映像，用二进制表示。然后代码化用16进制来表示，格式为：$P****，前面2个‘*’表示该内存的地址，后面2个‘*’表示该地址的数据。例如： $P0044：表示在内存地址00h处的数据是44h。 $P0146：表示在内存地址01h处的数据是46h。 联机操作文件的建立 为了从PC机下载工作程序和微程序，需要建立联机操作文件，该文件是普通的文本文件，扩展名为TXT，可用记事本来建立的，要求： 测试用的工作程序排在文件的前面，每个内存地址及代码占一行； 微指令代码排在文件的后面，每个微地址及微指令代码占一行； 例如，下面是一个实验的文件(文件名：sam