復雜模型計算機的設計_任務書

1、課程設計報告課程名稱計算機組成原理課題名稱復雜模型計算機的設計專 業(yè)計算機科學與技術班 級學 號姓 名指導教師 陳華光、陳多、鄧作杰2013年 9月 日湖南工程學院課程設計任務書課程名稱計算機組成原理課 題 復雜模型計算機的設計專業(yè)班級學生姓名 學 號（填全稱）指導老師 陳華光、陳多、鄧作杰審 批陳華光任務書下達日期2013年9月3日任務完成日期 2013年9月 日設計內容與設計要求1 .設計內容模型機是由五個部分組成的計算機，通過它可以理解計算機整機的結構及功 能，理解CPU、存儲器、中斷控制器、總線的結構及實現邏輯和各部件之間的 接口關系。本次課程設計的主要內容是利用西安唐都公司的TDN-

2、CM+的內部可編程資源，設計一個模型計算機。本課程設計的主要目的是通過部件級的模型 機的設計和調試，使學生理解計算機由5部分組成，掌握計算機的工作過程，從 “指令一微指令一微操作”概念的理解，從而清晰地建立計算機的整機概念， 并 培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力，同時增強學生的動手能力。2.設計要求：（1）借助于TDN-CM+的內部可編程資源，運算器單元，控制存儲器，微命 令寄存器，地址轉移邏輯，微地址寄存器，控制時序信號單元，寄存器組，總線， 輸入輸出單元等，用微程序的方式設計一臺的模型計算機。設計包括模型計算 機組成的設計，指令系統的設計，并用匯編語言完成設計并調試成功。（2）復雜模型機的

3、設計要求（參考P107-115）模型機設計四大類指令共十六條，其中包括算術邏輯指令、 I/O指令、訪冋 及轉移指令和停機指令。設計9條算術邏輯指令并用單字節(jié)表示，尋址方式采用寄存器直接尋址。設計2條訪內指令，即存數（STA）、取數（LDA ），2條轉移指令，即無條 件轉移（JMP）、結果為零或有進位轉移指令（BZC ）。設計2條I/O指令，輸入（IN）和輸出（OUT）指令采用單字節(jié)指令。設計停機指令1條用單字節(jié)表示。（3）調試的程序第一組地址（H）內容（:H）助記符說明$P0044IN 01 R0INPUT device-R0$P0146IN 01 R2INPUT device-R2$P029

4、8ADC R2 R0R2+R0+CY-R0$P0381MOV R0 R1R0-R1$P04F5RLC R1 R1R1右移一位$P050CBZC 00 0000-PC$P0600第二組地址（H）內容（:H）助記符說明$P0045IN 01 R1INPUT device-R1$P0100LDA 00 00 R0(20)- R0$P0220$P0386MOV R1R2R1-R2$P04A8SBC R2R0R2-R0-CY-R0$P05F5RLC R1R1R1右移一位$P060CBZC 000000-PC$P0700第三組地址（H）內容（:H）助記符說明$P0046IN 01 R2INPUT devi

5、ce-R2$P0184MOV R2 R0R2- R0$P0244IN 01 R0INPUT device-R0$P0398ADC R2R0R2+R0+CY-R0$P04E2COM R2NOT R2 -R0$P0506STA 00 0A R2R2 -(0A)$P060A$P070CBZC 000000-PC$P0800在規(guī)定的時間內以小組為單位完成相關的系統功能實現、數據測試和記錄并 進行適當的分析。要求,同一小組的每個同學必須分析一條不同的機器指令的微程序的組成 ，說 明組成該機器指令的每一條微指令的微命令（不同的控制信號的組成）。第1組- 第3組的要求修改一條微指令。（4）按本任務書的要求，

6、編寫課程設計報告（Word文檔格式）。并用A4的復印紙打印并裝訂。（5）在規(guī)定的時間內，請各班學習委員收齊課程設計報告在星期五交陳華光老師。3分組及安排分4組，學號除以4取余數，余數為0的同學做帶移位基本模型機1、余數 為1的同學做復雜模型機1,余數為2的同學做復雜模型機2,余數為3的同學 做復雜模型機3,每個組必須獨立完成指定的題目，每個同學按要求獨立完成課 程設計報告。4.成績評定程序設計方案是否合理；程序設計是否正確；調試結果；設計說明書的質量 高低；答辯時回答問題情況；課程設計周表現情況；總評成績記入“課程設計成 績評分表”。二、進度安排第1周-2周，具體安排如下:星期時間班級內容地點

7、第1周任務安排E-510接線E-510調試E-510系統調試實現E-510接線E-510調試E-510系統調試實現E-510附：課程設計報告裝訂順序：封面、任務書、目錄、正文、評分表、附件（A4大小的圖紙及程序清單）。 正文總字數要求在 5000字以上（不含源程序代碼）。（以下內容僅供參考，同學自己獨立完成）目錄一、課題的主要功能二、總體設計方案1模型機的邏輯框圖2、用框圖語言表示模型機的指令執(zhí)行流程三、數據格式和尋址方式的設計1數據格式2、指令格式四、指令和微程序的設計五、線路連接圖六、微程序流程及說明七、課程設計的收獲及體會八、參考資料計算機科學與技術系課程設計評分表（以下內容僅供參考，同

8、學自己獨立完成）一、課題的主要功能:、總體設計方案（1）復雜模型機的邏輯框圖以控制器為中心，首控制器從指令寄存器取得指令，編譯指令，再輸出 微控制信號，控制ALU勺運算，PC加一，并且從RAh中取出數據運算，運算后再把 結果通過數據總線存到RAM在指令寄存器讀去下一條指令，依次循環(huán)。圖1復雜模型計算機邏輯框圖2、用框圖語言表示模型機的指令執(zhí)行流程（下圖僅供參考，取自己用到的指令取部分框圖）=Hzz L-HmW vnr| IgBI:*yc.7M52E-SIS 5-r二亠二=H- -isA=Ks sHWV1z_sK=z F-i72 i亍*19E IpMii：1扇3W二八A7.-?E Z 臣?*/

9、一S N山二?!二r d ,rv-A=.M寥二W#* _ *hFF警-*=士：:亠E.*2pff-TShT75/=!H 麗2 11 -h二 丁s* 33:TIs7 i不C圖2 模型計算機邏輯框圖三、數據格式和尋址方式的設計1、數據格式模型機規(guī)定采用定點補碼表示法表示數據，且字長為8位，其格式如下:76 5 4 3 2 1 0符號尾數其中第7位為符號位，相對于十進制數值表示范圍是：2 7 00I01idE00M1000D00M1100D010001rd010110rd011000000110 00 00功能rdr$ rdrs+ td+cv rd-rs-rd-cy5-rd rd-lrd rsArd

10、 rd rdrd rs id rs rd-E-* r$rd E*PC當 cY-i mE- PCjddi rdrd 算術邏輯運算指令用單字節(jié)表示，尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如 下:7 6 5 43 210OP-CODErsrd其中，OP-CODE為操作碼，rs為源寄存器，rd為目的寄存器，并規(guī)定:Rs 或 rd選定的寄存器00R001R110R2（2）訪問指令及轉移指令模型機設計2條訪內指令，即存數（STA）、取數（LDA），2條轉移指令, 即無條件轉移（JMP）、結果為零或有進位轉移指令（BZC），指令格式為：7 65 43 21 000 :MOP-CODERDD其中，OP-CODE為

11、操作碼，rd為目的寄存器地址（LDA、STA指令使用） D為位移量（正負均可），M為尋址模式，其定義如下：尋址模式M有效地址E說明00E= D直接尋址01E= (D)間接尋址10E= (RI) +DRI變址尋址11E=(PC +D相對尋址I/O指令輸入（IN）和輸出（OUT）指令采用單字節(jié)指令，其格式如下:7 6 5 43 21 0dp-CC)DEaddrrd其中，addr=O1時，選中“INPUT DEVICE ”中的開關組作為輸入設備，addr=10 時，選中“ OUTPUT DEVICE ”中的數碼塊作為輸出設備。（4）停機指令指令格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODE000

12、0HALT指令，用于實現停機操作四、指令和和微程序的設計(1) 指令系統本模型機共有16條基本指令，其中算術邏輯指令7條，訪問內存指令和程序控制指令4條，輸入輸出指令2條，其它指令1條。表X列出了各條指令的格式、匯編符號、指令功能。按照系統建議的微指令格式， 參照微指令流程圖， 將每條微指令代碼化， 譯成二進制代 碼表，表X即為將圖X微程序流程圖按微指令格式轉化而成的“二進制微代碼表” 。并將 二進制代碼表轉換為聯機操作時的十六進制格式文件，見下表 X。2423222120191817161514 1312 11 10987654321S3S2S1SOMCnWEA9A8ABCAIA5lJA5l

13、JA5日字段151413迪擇Q0D01LDPiD10LDERL11LDER2】0口LDIRi01LOADi10LDAR1211ID0000010I0RD-B011RI-B100299-B11ALU-B110PC-B981遺擇DD00D1P(l)1QP(2JDIIP(3)1D0P(4)1D1AR110LDPC要求，同一小組的每個同學必須分析一條不同的機器指令的微程序的組成，說明組成該機器指令的每一條微指令的微命令(不同的控制信號的組成)。五、線路連接圖i AL J ILA KI. XJ.a h曲s. m L MTSIGA1. I. MTS A I：CH LNIILDLi L/MCv毅殳B=BMN

14、SEIShiNS UN ITCA ZLXL I L.MCOldikaHIII I .1 V1CR：JUM RULLtRRkG L Mt凸二g=F=eo1_nJ*JiCirrcUiLJKLSi L.M .JJ- LtD-H D-U.：L：ML HL $OIJ1DK2ALL Li5 ALUARLOAD曲ITllIUj口塑I3KlbH11 hHLU DR IL.UDH：ALU.bl 24BlM16 QMt? DLiU1 N，T CV2.aoakDStfTLU Ki 】l富B KU4J 111 JiLU1R DI ILDAR HT LjOAIJ 申 ADJ5KJ5 OHO idivDMAIN MEM Cb NPUT DEVICED7；SLJ3QU典站Q(X； PL ： DEVICE六、微程序流程及說明要求，同一小組的每個同學必須截取不同的機器指令的微程序流程圖，主要是與四中分析的一致！七、