計算機組成原理一臺模型計算機的設(shè)計

11計算機組成原理課程設(shè)計……一臺模型計算機的設(shè)計一、教學(xué)目的、任務(wù)與實驗設(shè)備教學(xué)目的〔1〕融會貫穿本課程各章節(jié)的內(nèi)容，通過知識的綜合運用，加深對計算機系統(tǒng)各模塊的工作原理及相互聯(lián)系的認(rèn)識，加深計算機工作中“時間—空間〞概念的理解，從而清晰地建立計算機的整機概念。〔2〕學(xué)習(xí)設(shè)計和調(diào)試計算機的根本步驟和方法，提高使用軟件仿真工具和集成電路的根本技能?！?〕培養(yǎng)科學(xué)研究的獨立工作能力，取得工程設(shè)計與組裝調(diào)試的實踐和經(jīng)驗。2．設(shè)計與調(diào)試任務(wù)〔1〕按給定的數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng)，在所提供的器件范圍內(nèi)，設(shè)計一臺微程序控制的模型計算機?！?〕根據(jù)設(shè)計圖紙，在MAX+PLUS平臺上進行仿真，并下載到EL教學(xué)實驗箱上進行調(diào)試成功?！?〕在調(diào)試成功的根底上，整理出設(shè)計圖紙和其他文件。包括：①總框圖(數(shù)據(jù)通路圖)；②微程序控制器邏輯圖；②微程序流程圖；④微程序代碼表；⑤元件排列圖〔或VHD程序清單〕；⑥設(shè)計說明書；⑦調(diào)試小結(jié)。實驗設(shè)備PC機一臺EL教學(xué)實驗箱MAX+PLUSⅡ配套軟件二、數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng)本模型機是一個8位定點二進制計算機，具有四個通用存放器：R0～R3，能執(zhí)行11條指令，主存容量為256KB。數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)按規(guī)定采用定點補碼表示法，字長為8位，其中最高位〔第7位〕為符號位，小數(shù)點位置定在符號位后面，其格式如下：數(shù)值相對于十進制數(shù)的表示范圍為：－1≤X≤1―2―7指令格式及功能由于本模型機機器字只有8位二進制長度，故使用單字長指令和雙字長指令。⑴LDRRi，D格式7432100000Ri不用D功能：Ri←M〔D〕STRRi，D格式7432100001Ri不用D功能：M〔D〕←〔Ri〕ADDRi，Rj格式7432100010RiRj功能：Ri←〔Ri〕＋〔Rj〕SUBRi，Rj格式7432100011RiRj功能：Ri←〔Ri〕－〔Rj〕ANDRi，Rj格式7432100100RiRj功能：Ri←〔Ri〕∧〔Rj〕ORRi，Rj格式7432100101RiRj功能：Ri←〔Ri〕∨〔Rj〕MULRi，Rj格式7432100110RiRj功能：Ri←〔Ri〕×〔Rj〕轉(zhuǎn)移指令格式7432100111條件不用D功能：條件碼00無條件轉(zhuǎn)移PC←D01有進位轉(zhuǎn)移PC←D結(jié)果為0轉(zhuǎn)移PC←D結(jié)果為負(fù)轉(zhuǎn)移PC←D⑼INRi，Mj格式7432101000RiMj其中Mj為設(shè)備地址，可以指定四種外圍設(shè)備，當(dāng)Mj=01時，選中實驗箱的二進制代碼開關(guān)。功能：Ri←〔Mj〕⑽OUTRi，Mj格式7432101000RiMj當(dāng)Mj=10時，選中實驗箱的顯示燈。功能：〔Mj〕←Ri⑾HALT〔停機指令〕格式7432101000不用不用功能：用于實現(xiàn)停機。三、總體設(shè)計總體設(shè)計的主要任務(wù)是(1)選定CPU中所使用的產(chǎn)要器件；(2)根據(jù)指令系統(tǒng)、選用的器件和設(shè)計指標(biāo)，設(shè)計指令流的數(shù)據(jù)通路；(3)根據(jù)指令系統(tǒng)、選用的器件和設(shè)計指標(biāo)，設(shè)計數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)通路。計算機的工作過程，實質(zhì)上是不同的數(shù)據(jù)流在控制信號作用下在限定的數(shù)據(jù)通路中進行傳送。數(shù)據(jù)通路不同，指令所經(jīng)過的操作過程也不同，機器的結(jié)構(gòu)也就不—樣，因此數(shù)據(jù)通路的設(shè)計是至關(guān)重要的。所謂數(shù)據(jù)通路的設(shè)計，也就是確定機器各邏輯部件相對位置的總框圖。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)路的設(shè)計，目前還沒有非常標(biāo)準(zhǔn)的方法。主要是依據(jù)設(shè)計者的經(jīng)驗，并參考現(xiàn)有機器的三種典型形式〔單總線、雙總線或三總線結(jié)構(gòu)〕，根據(jù)指令系統(tǒng)的要求，可采用試探方法來完成。其主要步驟如下：(1)對指令系統(tǒng)中的各條指令進行分析，得出所需要的指令周期與操作序列，以便決定各器件的類型和數(shù)量。(2)構(gòu)成一個總框圖草圖，進行各邏輯部件之間的互相連接，即初步確定數(shù)據(jù)通路，使得由指令系統(tǒng)所包涵的數(shù)據(jù)通路都能實現(xiàn)，并滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。(3)檢驗全部指令周期的操作序列，確定所需要的控制點和控制信號。(4)檢查所設(shè)計的數(shù)據(jù)通路，盡可能降低本錢，簡化線路。以上過程可以反復(fù)進行，以便得到一個較好的方案。圖1給出了一個沒有考慮乘法除法指令操作的總框圖參考方案，注意，在此方案確定之后，應(yīng)該檢查所選用的各個器件是否滿足數(shù)據(jù)通路的要求。實際上，數(shù)據(jù)通路的設(shè)計與器件的選擇應(yīng)同時進行而不能別離地工作。其次，接入總線的器件都要有三態(tài)輸出，以便與總線連接。另外，在信息傳送過程中應(yīng)當(dāng)注意器件原碼和反碼輸出的配合關(guān)系。圖1所示的方案采用單總線結(jié)構(gòu)，使用的許多器件都是三態(tài)輸出，這種方案便于總線的連接和擴展，但缺點是指令和數(shù)據(jù)的傳送都要經(jīng)過總線，因此對總線的使用權(quán)就要分配得當(dāng)。另外，執(zhí)行算術(shù)邏輯指令時，先將第一個操作數(shù)由通用存放器Ri送至緩沖存放器DR1，然后再由通用存放器Rj取第二個操作數(shù)送至緩沖存放器DR2，之后送往ALU進行運算。顯然，執(zhí)行—條算術(shù)邏輯指令的時間相應(yīng)要長一些。圖1模型機數(shù)據(jù)通路框圖四、微程序控制器數(shù)據(jù)通路框圖—旦確定，指令流與數(shù)據(jù)流的通路也就隨之最后確定，因而運算器和控制器的大局部結(jié)構(gòu)也就確定下來了。圖1中各功能器件上還標(biāo)注了控制點及其控制信號．這些控制信號就是微程序控制器進行設(shè)計的依據(jù)。1．微指令格式微指令格式建議采用水平型微指令，微命令編碼采用直接表示法和分段直接譯碼法相結(jié)合的混合表示法，以縮短微指令長度。后繼地址采用斷定方式。微指令格式如下：控制字段判別字段下址字段同學(xué)們應(yīng)根據(jù)本模型的具體情況來確定各字段的長度。微程序控制器根據(jù)微指令和微程序的長度，確定控制存儲器需選用幾片EPROM〔2716〕用位擴展方式組成。3．微程序設(shè)計將機器的全部指令系統(tǒng)采用微指令序列實現(xiàn)的過程，叫做微程序設(shè)計。一條機器指令對應(yīng)一個微程序，11條機器指令應(yīng)當(dāng)對應(yīng)11個微程序。微指令格式確定后，微程序的橫向設(shè)計在于正確地選擇數(shù)據(jù)通路，縱向設(shè)計在于確定后繼微指令地址．事實上，微程序設(shè)計的關(guān)鍵在于縱向設(shè)計，即如何確定下一條微指令的地址。通常的做法是先確定微程序分支處的微地址，因為微程序分支處需要進行判別測試。這些微地址確定以后，就可以在一個“微地址表〞中把相應(yīng)的微地址單元填進去，以免后面的設(shè)計中重復(fù)使用而未發(fā)現(xiàn)，以致造成設(shè)計錯誤。五、輸入輸出輸入輸出是人機聯(lián)系的重要手段，輸入可采用開關(guān)、鍵盤等方式，輸出可采用字符顯示或打印輸出等方式?？紤]到本錢與設(shè)備因素，本模型機采用最簡單的二進制開關(guān)輸入和發(fā)光二極管顯示的方法，換句話說，本模型機中只使用兩種“外部設(shè)備〞：一種是二進制代碼開關(guān)，它作為輸入設(shè)備；另一種是發(fā)光二極管，它作為輸出設(shè)備。本設(shè)計為了節(jié)省器件，輸入輸出時可以不設(shè)置專門的數(shù)據(jù)緩沖存放器。例如輸入時，二進制開關(guān)數(shù)據(jù)直接經(jīng)過三態(tài)門送到總線上，只要開關(guān)狀態(tài)不變，輸入的信息也就不變。輸出時，將輸出數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線BUS上，驅(qū)動發(fā)光二極管進行顯示。如果采用正規(guī)的輸入輸出方法，可采用相應(yīng)的器件構(gòu)成接口電路。六、組裝與調(diào)試元器件的布局與連接由圖1看出，數(shù)據(jù)通路一旦確定之后，在調(diào)試過程中將會很少有變化。因此從組裝和調(diào)試的角度來看，模型機總框圖可劃分為如下三個相對獨立的功能模塊：(1)運算器、存儲器和系統(tǒng)總線(2)時序產(chǎn)生器(3)微程序控制器本模型機所使用的器件較多，布線的工作量相當(dāng)大，希望同學(xué)們認(rèn)真、細(xì)致地工作。元器件布局的一般原那么是盡心能地按功能電路相對集中，這樣做的好處是各器件之間的連線較短，同時也便于組裝和調(diào)試．為了安裝和調(diào)試檢查方便，集成電路應(yīng)當(dāng)以相同方向排列。通?？偸前鸭呻娐菲亩ㄎ蝗笨谙蜃?，此時它的電源腳在左上角，接地腳在右下角。這種排列有利于設(shè)置電源線與地線。規(guī)整的布線不僅對調(diào)試維修帶來方便，也可以保證線路可靠地工作，任何馬馬虎虎的接線將會給調(diào)試帶來難以想象的后果，因此在布線前必須對布線質(zhì)量給予高度重視。分調(diào)試按功能模塊進行分調(diào)是實現(xiàn)總調(diào)的前提和根底，因為只有各功能模塊工作正常后，才能保證全機的正確運行。為此必須—步一個腳印、精心做好分調(diào)試，切不可趕急圖快，以免在未做好分調(diào)的情況下進入總調(diào)，而最后又不得不返回頭來重新分調(diào)。分調(diào)的重點放在時序產(chǎn)生器和微程序控制器上?？傉{(diào)當(dāng)各模塊分調(diào)正常后，可將控制器發(fā)出的控制信號線接到相應(yīng)的功能部件中去，轉(zhuǎn)入全機總調(diào)試?？傉{(diào)的第一步，事實上是檢查全部微程序流程圖。方法是用單步方式讀出并執(zhí)行微指令。進行的順序是：先執(zhí)行控制臺指令的微程序流程圖，然后執(zhí)行機器指令的微程序流程圖。當(dāng)全部微程序流程圖檢查完畢后，如果存儲器和運算器功能執(zhí)行正確，就算總調(diào)第一步完成。第二步是在內(nèi)存中裝入包括有全部指令系統(tǒng)的一段程序和有關(guān)數(shù)據(jù)，進一步可采用單指令方式或連續(xù)方式執(zhí)行，以驗證機器執(zhí)行指令的正確性。第三步是編寫一段表演程序，令機器運行。第四步是運行指導(dǎo)教師給出的驗收程序。如果通過，就算大功告成。

本科生學(xué)位論文論多媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用姓名：指導(dǎo)教師：專業(yè)：教育管理專業(yè)年級：完成時間：

論多媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用[摘要]多媒體不再是傳統(tǒng)的輔助教學(xué)工具，而是為構(gòu)造一種新的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境創(chuàng)造了條件，特別是對于教育社會化來說，多媒體網(wǎng)絡(luò)是一種更理想的傳播工具。多媒體本身具有：融合性、非線性化，無結(jié)構(gòu)性、相互交涉性、可編輯性、實時性等特點；同時運用在教育教學(xué)上又有其特長：利于信息的存儲利用、是培養(yǎng)發(fā)散性思維的工具、促使學(xué)習(xí)個別化的實現(xiàn)。多媒體在教學(xué)中的應(yīng)用有著多種的形式，它在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣上有著積極的作用，同時它還能促進學(xué)生知識的獲取與保持、對教學(xué)信息進行有效的組織與管理、建構(gòu)理想的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)等多方面的效果。立足未來發(fā)展，利用多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開展教學(xué)試驗。[關(guān)鍵詞]多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)資源共享多媒體技術(shù)主要指多媒體計算機技術(shù)，加工、控制、編輯、變換，還可以查詢、檢索。人們借助于多媒體技術(shù)可以自然貼切地表達(dá)、傳播、處理各種視聽信息，并具有更多的參與性和創(chuàng)造性。當(dāng)今多媒體已成為廣泛流傳的名詞，但人們對于它的認(rèn)識，特別是對于它在教育教學(xué)方面如何更好應(yīng)用，未知的因素還很多。

一、多媒體的教育特長任何一種媒體不管其怎樣先進，它只能是作為一種工具被應(yīng)用到教育領(lǐng)域，能不能促進教育的改革，。。。。。。應(yīng)當(dāng)吸取教訓(xùn)，加強理論研究，充分認(rèn)識多媒體的特性及其教育特長，以便更好地在教育領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用多媒體。

1、多媒體的特性

（1）融合性多種符號系統(tǒng)的融合是多媒體的特性之一，多媒體的這一特性區(qū)別于過去媒體符號系統(tǒng)的單一性或復(fù)合性。也就是說多媒體技術(shù)不是將符號系統(tǒng)疊加，而是具有整體性的融合。

（2）非線性化，無結(jié)構(gòu)性因為多媒體是在超文本、，其組合結(jié)構(gòu)是固定的、不變的。

（5）實時性多媒體信息中的聲音、活動視瀕、動畫于時間有密切聯(lián)系，對它們進行呈現(xiàn)、交互等集成處理是實時的。在顯示某一主體內(nèi)容時，其視聽信息具有同步性。

2、多媒體的教育特長

（1）信息的存儲利用便利多媒體特別是多媒體WWW網(wǎng)絡(luò)信息的存儲、提取、雙向傳輸非常便利，它應(yīng)用于教育，更利于教學(xué)信息傳播機制的建立。

（2）發(fā)散性思維的工具在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者發(fā)散性思維方面…………或創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ)。

（3）促使學(xué)習(xí)個別化的實現(xiàn)多媒體WWW網(wǎng)絡(luò)有利于個別化的實現(xiàn)。因為學(xué)習(xí)者各人需求、學(xué)習(xí)經(jīng)驗、認(rèn)知程度等不同，學(xué)習(xí)方法也有差異，由于多媒體教學(xué)信息的多角度多層次性，不具有固定的學(xué)習(xí)目標(biāo)和既定學(xué)習(xí)路徑，學(xué)習(xí)者可以自定學(xué)習(xí)路徑選擇自己需要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

四、迎接信息時代，運用多媒體技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)傳播

21世紀(jì)是一個信息高速發(fā)展的時代，…………，首先必須認(rèn)清以下問題：

（一）多媒體不等于光盤化

。。。。。。由于人們認(rèn)為這就是多媒體，因而也就將多媒體作為一種更完美的形象化教具。

（二）多媒體不是CAI的延伸

日本視聽教育協(xié)會編著的《日本教育中的多媒體小史》超媒體的開發(fā)一節(jié)中指出：在超媒體的開發(fā)方面，有兩種考慮方法：一種是把重點放在超媒體發(fā)展的原始起點和特長上，編制"無結(jié)構(gòu)"的教材的思考方法；另一種是把映像和聲音加入迄今為止的CAI的思考方法。然而，如果考慮到超媒體的特長的教育意義，便不用說，是考慮前者的好。我認(rèn)為它與CAI有兩個差異：

1、以不同的教育觀為指導(dǎo)CAI延用了傳統(tǒng)的教學(xué)觀，對不同的學(xué)習(xí)者