計(jì)算機(jī)硬件課程設(shè)計(jì)--復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p>　　硬 件 課 程 設(shè) 計(jì)</p><p><b>　　復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?lt;/b></p><p>　　經(jīng)過(guò)一系列硬件課程的學(xué)習(xí)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)后，做一個(gè)綜合的系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)，這在硬件方面是一個(gè)提高，進(jìn)一步培養(yǎng)實(shí)踐能力。</p><p>&l

2、t;b>　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：</b></p><p>　　搭建一臺(tái)8位模型機(jī)，指令系統(tǒng)要求有10條 以上，其中包括運(yùn)算類(lèi)指令、傳送類(lèi)指令、 控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令、輸入輸出指令、停機(jī)指令等。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)思路：</b></p><p>　　1、確定設(shè)計(jì)目標(biāo)：確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途。</p><p

3、>　　2、確定指令系統(tǒng)：確定數(shù)據(jù)的表示格式、位數(shù)、指令的編碼、類(lèi)型、需要設(shè)計(jì)哪些指令及使用的尋址方式。</p><p>　　3、確定總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含確定各部件設(shè)置以及它們之間的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，列出各種信息傳送路徑以及實(shí)現(xiàn)這些傳送所需要的微命令。</p><p>　　4、設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程：數(shù)據(jù)通路確定后，就可以設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)中每條指令的執(zhí)行流程。根據(jù)指令的復(fù)雜程度。每條

4、指令所需要的機(jī)器周期數(shù)。對(duì)于微程序控制的計(jì)算機(jī)，根據(jù)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，需要考慮哪些微操作可以安排在同一個(gè)微指令中。</p><p>　　5、確定微程序地址：根據(jù)后續(xù)微地址的形成方法，確定每條微程序地址及分支轉(zhuǎn)移地址。</p><p>　　6、根據(jù)微指令格式，將微程序流程中的所有微操作進(jìn)行二進(jìn)制代碼化，寫(xiě)入到控制存儲(chǔ)器中的相應(yīng)單元中。</p><p>　　7、組裝、調(diào)試：在總

5、裝調(diào)試前，先按功能模塊進(jìn)行組裝和分調(diào)，因?yàn)橹挥泄δ苣K工作正常后，才能保證整機(jī)的運(yùn)行正確。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)原理：</b></p><p>　　指令系統(tǒng)及指令格式：</p><p>　　指令系統(tǒng)包括：算術(shù)邏輯運(yùn)算指令、訪(fǎng)存指令、控制轉(zhuǎn)移指令、I/O指令、停機(jī)指令。 </p><p><b

6、>　　一般指令格式：</b></p><p>　　指令系統(tǒng)如: ADD RS,RD MOV DATA,RD</p><p>　　MOV RS,[ADDR] JZ ADDR</p><p>　　IN RD HALT</p><p>

7、　　其中RS 、RD為R0、R1、R2中之一 ，DATA為立即數(shù)，ADDR為內(nèi)存地址。</p><p><b>　　微指令格式：</b></p><p>　　3．微程序地址入口的形成：</p><p>　　P（1）是用來(lái)譯碼指令寄存器的I7、I6、I5、I4 ,用于一般指令,微程序入口址為OP+10H</p><p>　

8、　P（2）是用來(lái)譯碼指令寄存器的I3、I2 ,用于不同尋址方式指令，入口地址轉(zhuǎn)OP+20H</p><p>　　P（3）是用來(lái)譯碼判斷標(biāo)志位C、Z ,用于條件轉(zhuǎn)移指令,條件成立轉(zhuǎn)OP+30H,條件不成立轉(zhuǎn)OP+20H</p><p>　　P（4）是用來(lái)譯碼控制臺(tái)操作的SWB、SWA ,用于手動(dòng)操作。</p><p>　　5．模型機(jī)數(shù)據(jù)通路：</p>&

9、lt;p>　　6．模型機(jī)組裝電路圖：</p><p>　　7．微程序裝載格式：</p><p>　　機(jī)器指令格式：$PXXXX</p><p>　　微指令格式： $MXXXXXXXX</p><p>　　把它們保存為 *.TXT 文件</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：</b><

10、/p><p><b>　　機(jī)器指令設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　根據(jù)后面微指令的設(shè)計(jì)，我們定義了11條指令，它們分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)編碼：</p><p>　　這我們?cè)O(shè)計(jì)的這些指令中MOV(直接尋址)，JMP imm和P(3)均為雙字節(jié)指令，其余都為單字節(jié)指令。</p><p>　　以下是我們?cè)O(shè)計(jì)的模型機(jī)機(jī)器指令：</p

11、><p><b>　　微指令的設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　指令微操作流程圖：</b></p><p>　　3.最后指令裝載TXT文件：</p><p><b>　　$P0000</b></p><p><b>　　$P0120<

12、;/b></p><p><b>　　$P0211</b></p><p><b>　　$P0331</b></p><p><b>　　$P0441</b></p><p><b>　　$P0527</b></p><p>

13、<b>　　$P0651</b></p><p><b>　　$P0700</b></p><p><b>　　$P0871</b></p><p><b>　　$P0981</b></p><p><b>　　$P0A91</b>&

14、lt;/p><p><b>　　$P0B00</b></p><p><b>　　$P0C61</b></p><p><b>　　$P0D00</b></p><p>　　$M00018001</p><p>　　$M0101ED82</p>

15、<p>　　$M0200C050</p><p>　　$M10001001</p><p>　　$M12070201</p><p>　　$M1101A203</p><p>　　$M0301B404</p><p>　　$M04959A01</p><p>　　$M1301A205

16、</p><p>　　$M0501B406</p><p>　　$M06619A01</p><p>　　$M1401ED87</p><p>　　$M0700E008</p><p>　　$M08009001</p><p>　　$M1501E209</p><p>　

17、　$M09009001</p><p>　　$M1601EC0A</p><p>　　$M0A00D181</p><p>　　$M1701D381</p><p>　　$M1801A20B</p><p>　　$M0B01B40C</p><p>　　$M0C699A01</p>

18、<p>　　$M1901A20D</p><p>　　$M0D01B40E</p><p>　　$M0EE99A01</p><p>　　$M1A01ECE0</p><p>　　$M20018001</p><p>　　$M3000D181</p><p><b>　　實(shí)

19、驗(yàn)步驟：</b></p><p>　　按照給定模型機(jī)組裝電路圖連接電路</p><p>　　連通實(shí)驗(yàn)箱與PC機(jī)，打開(kāi)CMP軟件，測(cè)試實(shí)驗(yàn)箱是否正常</p><p>　　設(shè)計(jì)10條微指令，畫(huà)出其微操作流程圖，并翻譯所有微操作成指定格式</p><p>　　設(shè)計(jì)包含這11條微指令的機(jī)器指令程序，并翻譯成相應(yīng)機(jī)器指令格式</p&g

20、t;<p>　　把設(shè)計(jì)好微指令和機(jī)器指令保存為T(mén)XT文件，然后裝載入CMP</p><p>　　打開(kāi)復(fù)雜模型機(jī)，然后用單步機(jī)器指令運(yùn)行程序并調(diào)試</p><p>　　檢查OUTPUT DEVICE LED 輸出結(jié)果是否正確，最后寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)總結(jié)及感想：</b></p><p>

21、;　　本次硬件課程設(shè)計(jì)我們要設(shè)計(jì)微程序控制的模型機(jī)，完成對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理這么課程的綜合應(yīng)用。雖說(shuō)這次設(shè)計(jì)最后只需要一個(gè)設(shè)計(jì)好的微指令的txt文本，但是還是能從中學(xué)到一些東西。從設(shè)計(jì)指令，到設(shè)計(jì)詳細(xì)的微操作，設(shè)計(jì)初步完成后在編寫(xiě)指令進(jìn)行測(cè)試，不斷調(diào)試直到成功，整個(gè)過(guò)程在一開(kāi)始不是很明確。有些書(shū)本上的基本知識(shí)出現(xiàn)混淆的現(xiàn)象，通過(guò)查書(shū)和詢(xún)問(wèn)同學(xué)才明白和理解。到第二天上午的時(shí)候就把整個(gè)流程弄清楚了，下午就開(kāi)始詳細(xì)設(shè)計(jì)微操作的指令流程，并完成10

22、條指令的編寫(xiě)和測(cè)試工作。整個(gè)過(guò)程還是很順利完成的。</p><p>　　其實(shí)第一天上午老師把所以該注意的地方都給我們講了一遍，但有的還是遺忘了。所以在設(shè)計(jì)p(3)操作的時(shí)候碰到了問(wèn)題。在置標(biāo)志位的時(shí)候，要把C字段置為101,選擇AR。一些細(xì)節(jié)的問(wèn)題要注意的。</p><p>　　整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程讓我們了解計(jì)算機(jī)的組成，基本原理和設(shè)計(jì)步驟，設(shè)計(jì)思路和調(diào)試步驟，最終能建立起一個(gè)模型機(jī)的概念。通過(guò)具