復雜模型計算機方案任務書

個人資料整理 僅限學習使用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<填全稱）姓 名指導教師陳華光、陳多、鄧作杰2018年9月日個人資料整理 僅限學習使用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2018年9月3日任務完成日期2018年9月日一、設計內容與設計要求個人資料整理 僅限學習使用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(xiàn)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-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—微指令—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(tǒng)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、訪問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(shù)<STA）、取數(shù)<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$P0044IN01R0INPUTdevice->R0$P0146IN01R2INPUTdevice->R2$P0298ADCR2R0R2+R0+CY->R0$P0381MOVR0R1R0->R1$P04F5RLCR1R1R1右移一位$P050CBZC000000->PC$P0600個人資料整理 僅限學習使用第二組地址<H）內容<H）助記符說明$P0045IN01R1INPUTdevice->R1$P0100LDA0000R0(20>->R0$P0220$P0386MOVR1R2R1->R2$P04A8SBCR2R0R2-R0-CY->R0$P05F5RLCR1R1R1右移一位$P060CBZC000000->PC$P0700第三組地址<H）內容<H）助記符說明$P0046IN01R2INPUTdevice->R2$P0184MOVR2R0R2->R0$P0244IN01R0INPUTdevice->R0$P0398ADCR2R0R2+R0+CY->R0$P04E2COMR2NOTR2->R0$P0506STA000AR2R2->(0A>$P060A$P070CBZC000000->PC$P0800在規(guī)定的時間內以小組為單位完成相關的系統(tǒng)功能實現(xiàn)、數(shù)據(jù)測試和記錄并進行適當?shù)姆治觥Ｒ?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，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．分組及安排個人資料整理 僅限學習使用分4組，學號除以4取余數(shù)，余數(shù)為0的同學做帶移位基本模型機1、余數(shù)為1的同學做復雜模型機1，余數(shù)為2的同學做復雜模型機2，余數(shù)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(xiàn)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第1周任務安排E-510接線E-510調試E-510系統(tǒng)調試實現(xiàn)E-510接線E-510調試E-510系統(tǒng)調試實現(xiàn)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(shù)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(shù)據(jù)格式和尋址方式的設計1、數(shù)據(jù)格式2、指令格式個人資料整理 僅限學習使用四、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，同學自己獨立完成 >一、課題的主要功能二、總體設計方案(1>復雜模型機的邏輯框圖個人資料整理 僅限學習使用以控制器為中心，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的運算，PC加一，并且從RAM中取出數(shù)據(jù)運算，運算后再把結果通過數(shù)據(jù)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>個人資料整理 僅限學習使用圖2模型計算機邏輯框圖個人資料整理 僅限學習使用三、數(shù)據(jù)格式和尋址方式的設計1、數(shù)據(jù)格式模型機規(guī)定采用定點補碼表示法表示數(shù)據(jù)，且字長為８位，其格式如下：７ ６５４３２１０符號 尾數(shù)其中第7位為符號位，相對于十進制數(shù)值表示范圍是：－ 27 X27－1。2、模型機的尋址方式 (只要寫出你的系統(tǒng)設計中用到的即可 >操作數(shù)的尋址就是尋找形成操作數(shù)在主存中的地址的方法。設指令格式如下：操作碼<OP）尋址特征 形式地址形式地址<D）：指令地址字段中給出的地址。有效地址<EA）：形式地址經過一定計算而得到的操作數(shù)的實際地址。常用尋址方式如下：(1>隱含尋址：指令中不指出操作數(shù)的地址，而是隱含在累加器或堆棧等，由它們給出操作數(shù)。(2>立即尋址：指令的地址字段指出的不是操作數(shù)的地址，而是操作數(shù)本身。即數(shù)據(jù)data=D。(3>直接尋址：操作數(shù)的地址直接在指令中給出，即操作數(shù)的有效地址為EA=D。(4>間接尋址：指令的形成地址D在主存相應單元中的內容是操作數(shù)的地址，即操作數(shù)的有效地址為EA=<D）。(5>寄存器尋址：指令中給出的是寄存器號R，操作數(shù)就是寄存器中的內容，即data=<R）。(6>寄存器間接尋址：指令中給出的是寄存器號R，而操作數(shù)的地址就是寄存器中的內容，即EA=<R）。(7>相對尋址：操作數(shù)地址為程序計數(shù)器PC中的內容與指令中給出的地址偏移量D之和，位移量D通常以補碼形式給出，可正可負。即EA=<PC）+D。(8>基址尋址：操作數(shù)地址為基址寄存器中的內容與指令中給出的地址偏移量D之和，即EA=<R）基址+D(9>變址尋址：操作數(shù)地址為變址寄存器中的內容與指令中給出的地址偏移量D之和，個人資料整理 僅限學習使用3、指令格式(p107-115>由于本模型機機器字長只有8位二進制長度，故使用單字長指令和雙字長指令。根據(jù)要求,設計該模型機能執(zhí)行的不同指令，例指令格式及功能如下：(1> 算術邏輯運算指令9條算術邏輯指令的名稱、功能和具體格式見表 7.2-1。個人資料整理 僅限學習使用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：７６５４ ３２ １０OP-CODE rs rd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00 R0R1R2(2>訪問指令及轉移指令模型機設計2條訪內指令，即存數(shù)<STA）、取數(shù)<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：7654321000MOP-CODERDD其中，OP-CODE為操作碼，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(3>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：其中，addr=01時，選中“INPUTDEVICE”中的開關組作為輸入設備，addr=10時，選中“OUTPUTDEVICE”中的數(shù)碼塊作為輸出設備。(4>停機指令指令格式如下：HALT指令，用于實現(xiàn)停機操作。個人資料整理 僅限學習使用四、指令和和微程序的設計(1>．指令系統(tǒng)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(tǒng)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(lián)機操作時的十六進制格式文件，見下表 X。242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCμA5μA5μA5μA5μA5μA5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、線路連接圖個人資料整理 僅限學習使用六、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的一致！

,主要是與四中分析七、課程設計的收獲及體會八、參考資料個人資料整理 僅限學習使用[1]陳華光.