組成原理課程設計 (2)

1、<p><b>　　組成原理課程設計</b></p><p>　　指導教師： </p><p>　　學生班級： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　班內序號：

2、 </p><p>　　課設日期： 2011/6/13～2011/6/26 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設計目的3</b></p><p><b>　　二、設計要求3</b></p><p>

3、;<b>　　三、設計方案3</b></p><p>　　1．首先設計整機邏輯框圖，并分析各主要部件中所使用的關鍵器件，徹底理解主要芯片的工作原理。3</p><p>　　2．指令系統(tǒng)和指令執(zhí)行流程設計3</p><p>　　3．微操作控制信號和微程序設計3</p><p>　　四、詳細設計過程4</p&

4、gt;<p>　　1．整機邏輯框圖，并分析各主要部件中所使用的關鍵器件，徹底理解主要芯片的工作原理。4</p><p>　　2．指令系統(tǒng)和指令執(zhí)行流程設計4</p><p>　　3．微操作控制信號和微程序設計7</p><p>　　五、編程與調試程序9</p><p>　　1．實驗計算機的組裝9</p>

5、<p>　　2．實驗計算機調試9</p><p>　　3．匯編源文件 .ASM9</p><p>　　六、結果及分析10</p><p><b>　　七、收獲體會10</b></p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　1．主要掌握

6、微程序控制結構計算機的設計方法，通過對機器指令和相對應微程序的設計，加深對微程序控制器的理解，加深對微程序設計特點的了解，加深對計算機各部件的理解以及對整機結構的理解。</p><p>　　2．掌握幾種尋址方式的控制執(zhí)行過程。</p><p>　　3．了解多累加器計算機的特點。</p><p>　　4．熟悉VHDL語言的編程。</p><p>

7、;<b>　　二、設計要求</b></p><p>　　1．運算器采用單累加器多寄存器結構</p><p>　　2．指令系統(tǒng)：16條以上指令，有I/O指令，外部設備統(tǒng)一編址。</p><p>　　3．內存尋址范圍1K以上字節(jié)</p><p>　　尋址方式： 寄存器直接尋址</p><p><

8、b>　　寄存器間接尋址</b></p><p><b>　　直接尋址</b></p><p><b>　　立即數(shù)尋址</b></p><p>　　4．可執(zhí)行從鍵盤上輸入的十進制兩位數(shù)與兩位數(shù)加法程序并打印輸入的數(shù)據及結果或實現(xiàn)兩數(shù)相加通過數(shù)碼管顯示結果。</p><p><b

9、>　　三、設計方案</b></p><p>　　1．首先設計整機邏輯框圖，并分析各主要部件中所使用的關鍵器件，徹底理解主要芯片的工作原理。</p><p>　　根據設計要求，對實驗儀硬件模塊進行邏輯剪輯組合，便可設計出該實驗計算機的整機邏輯框圖。為利于調試，應在邏輯框圖上表明各器件的控制信號及必要的輸出信號。</p><p>　　2．指令系統(tǒng)和指令

10、執(zhí)行流程設計</p><p><b>　?、?指令系統(tǒng)</b></p><p>　　需確定實驗計算機的指令系統(tǒng)具體由哪里指令組成，包括哪幾種類型指令，指令操作數(shù)有哪幾種尋址方式，以及指令編碼等。</p><p><b>　?、?指令執(zhí)行流程</b></p><p>　　應根據實驗計算機整機邏輯圖來設

11、計指令系統(tǒng)中每條指令的執(zhí)行流程。</p><p>　　一條指令從內存取出到執(zhí)行完，需要若干個機器周期(節(jié)拍)。任何指令的第一個機器周期都是“取指令周期”，或稱為公操作周期。而一條指令共需幾個機器周期取決于指令在機內實現(xiàn)的復雜程度。</p><p>　　3．微操作控制信號和微程序設計</p><p>　?、?微操作控制信號及其實現(xiàn)方法</p><p

12、>　　綜合實驗計算機指令系統(tǒng)各指令執(zhí)行流程中所涉及到的微操作控制信號，統(tǒng)計總共需要多少個微控制信號，每個信號的有效性，決定這些信號中哪些由軟件(微指令)直接產生，哪些需用硬件實現(xiàn)。</p><p>　　② 設計微指令格式，微指令由32位組成，設計出每位微操作的定義。</p><p>　?、?確定微程序控制方式</p><p>　　設計任務包括設計各微程序入口地

13、址的形成方法和控存的順序控制(即下地址形成)方法。</p><p>　?、芫帉懜髦噶畹奈⒊绦?lt;/p><p>　　根據指令流程和微指令格式仔細地逐條填寫微指令各碼位。</p><p>　　為減少填寫錯誤，可邊把本條微指令用到的微碼(微操作控制信號)按預定的有效性填入，檢查無誤后，再對本條微指令用不到的微碼(微操作控制信號)填入與預定的有效性相反的代碼，核對無誤后，

14、最后將這32位微碼縮寫成8位十六進制微指令。</p><p><b>　　四、詳細設計過程</b></p><p>　　1．整機邏輯框圖，并分析各主要部件中所使用的關鍵器件，徹底理解主要芯片的工作原理。</p><p>　　T0為取指令微指令，所有指令的T0拍均相同。</p><p>　　T1~T3為執(zhí)行微指令。<

15、/p><p>　　T0中的（A）→ACT為節(jié)省以后從累加器A輸出數(shù)據的時間而增設的，它把A預先送到暫存器ACT中，以后可直接傳送到ALU中進行各種運算。</p><p>　　對于微程序控制的計算機指令流程與微指令一一對應。 </p><p>　　2．指令系統(tǒng)和指令執(zhí)行流程設計</p><p>　　3．微操作控制信號和微程序設計</p>

16、<p><b>　　微操作信號表</b></p><p><b>　　微程序文件.M19</b></p><p>　　S11300000025700400000000000000000000000053</p><p>　　S11300040000000000000000000000003724E007A6&

17、lt;/p><p>　　S1130008002570040000000000000000000000004B</p><p>　　S113000C0000000000000000000000002120E007B8</p><p>　　S11300100025700400000000000000000000000043</p><p>　　S11

18、300140000000000000000000000003124A007DC</p><p>　　S11300184124C0070725E0850025700472B6AAFFAD</p><p>　　S113001C99EAAAF92682A267BD00AADF3124A007B7</p><p>　　S11300204124C0070121E0850025

19、7004721FAA3312</p><p>　　S1130024B395AAF716E5A2763A00A8FF0704E007F9</p><p>　　S1130028002570043200A335BF2CAAF5414EAA77E7</p><p>　　S113002C00000AF50120AA773300AAFF1704E007A1</p>

20、<p>　　S11300300025700425002246F13AAAD714876A766F</p><p>　　S1130034A3A3BABF0431AA77D300ABFF0725F00505</p><p>　　S11300380025700460002A7D78A6AADF42C2AA734C</p><p>　　S113003C314AA

21、AFF633EAA77F100AAFF0121F00519</p><p>　　S11300400025700455003755000000000000000032</p><p>　　S11300440000000000000000000000000125D005AD</p><p>　　S11300480125B0050725E08500257004000000

22、009F</p><p>　　S113004C0000000000000000000000000125D005A5</p><p>　　S11300500125B0052124E083002570040000000080</p><p>　　S11300540000000000000000000000000125D0059D</p><p>

23、　　S11300580125B0050124E287002570040000028709</p><p>　　S113005C0000000000000287000000000125D0050C</p><p>　　S11300600125B0050124E487002570040000000088</p><p>　　S1130064000000000000000

24、0000000000125D0058D</p><p>　　S11300680125B0050124E68700257004000000007E</p><p>　　S113006C0000000000000000000000000125D00585</p><p>　　S11300700125B0050124E887002570040000000074</p

25、><p>　　S11300740000000000000000000000000000000078</p><p>　　S11300780000000000000000000000000000000074</p><p>　　S113007C0000000000000000000000005D00FDEF27</p><p>　　S1070080

26、FF360C2017</p><p><b>　　S9030000</b></p><p><b>　　五、編程與調試程序</b></p><p>　　1．實驗計算機的組裝</p><p>　　利用FPGA板進行組裝計算機，不是用常規(guī)的連線方式實現(xiàn)，而是用超大規(guī)模集成塊XC2S150-PQ208編程

27、來實現(xiàn)。首先要熟悉用可編程邏輯器件設計語言VHDL簡單編程，然后根據所設計的連線圖編程，包括XC2S150-PQ208各引腳的定義，連線方程等，并編譯生成熔絲圖文件，下載到XC2S150-PQ208中。</p><p><b>　　2．實驗計算機調試</b></p><p>　　要將所設計機器指令對應的微程序裝入到控制存儲器中，還要將調試程序（匯編程序）裝入到內部存儲

28、器中。各有兩種裝入方法，一種是通過實驗箱鍵盤輸入，另一種是通過編程下載實現(xiàn)。</p><p>　　3.匯編源文件 .ASM</p><p><b>　　ORG 0</b></p><p>　　MOV A,#12H</p><p>　　MOV R0,#34H</p><p><b>　　S

29、UB A,R0</b></p><p><b>　　JZ L1</b></p><p>　　MOV A,#00H</p><p>　　STA 0020H</p><p><b>　　JMP L</b></p><p><b>　　L1:</b&g

30、t;</p><p>　　MOV A,#O1H</p><p>　　STA 0020H</p><p><b>　　L:</b></p><p><b>　　JMP L</b></p><p><b>　　六、結果及分析</b></p>

31、<p><b>　　源程序要實現(xiàn)：</b></p><p>　　用A的內容減去R0的內容,如果為0，將0020H單元置1，否則置0</p><p><b>　　七、收獲體會</b></p><p>　　兩個星期的課設已經結束，本次課設，學到了不少東西。</p><p>　　計算機組成原理是

32、一門核心專業(yè)課，主要以理論教學的方式，而這次課設讓我們自己動手設計一個簡單的加法器，充分鍛煉了我們的動手能力，將思想轉化為實際能運作的東西，即CPU 的ALU（算術邏輯單元）的功能之一，大大增加了學習的積極性，以前總是被動的接受那些枯燥的理論知識，而今，我們自己也能設計出可運行的加法器，并能正確顯示效果，盡管不是自己完全獨立做出來的，但還是感覺很有成就感。</p><p>　　通過本次課設，讓我對計算機的具體是如

33、何工作的有一個清晰的認識，對它與外設的數(shù)據交換過程理解的更加深刻，對于指令系統(tǒng)中一些常用的匯編碼的使用更加熟練。VHDL語言可以說是零基礎，經過老師的悉心講解，最終能看懂一些簡單的電路描述，并能自主設計出想要實現(xiàn)的簡單功能，果然，一分耕耘，一分收獲，想要不勞而獲是不現(xiàn)實的，天上掉餡餅還的起早揀呢。相關的資料都給我們了，能不能利用好那些資源，并能有所收獲完全在于我們自己。我們是選擇在那里坐著啥也不干或者偷偷玩游戲，聊天還是靜下心里好好搞下