計算機硬件課程設計報告--基于微程序的復雜模型機設計

1、<p><b>　　硬件課程設計報告</b></p><p>　　—— 基于微程序的復雜模型機設計</p><p><b>　　一、實驗目的</b></p><p>　　經(jīng)過一系列硬件課程的學習及相關實驗后，做一個綜合的系統(tǒng)性的設計，這在硬件方面是一個提高，進一步培養(yǎng)實踐能力。</p><p&

2、gt;<b>　　二、實驗內(nèi)容</b></p><p>　　搭建一臺8位模型機，指令系統(tǒng)要求有10條以上，其中包括運算類指令、傳送類指令、控制轉移類指令、輸入輸出指令、停機指令等。</p><p><b>　　設計思路</b></p><p>　　1.確定設計目標：確定所設計計算機的功能和用途。</p>&l

3、t;p>　　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、類型、需要設計哪些指令及使用的尋址方式。</p><p>　　3.確定總體結構與數(shù)據(jù)通路：總體結構設計包含確定各部件設置以及它們之間的數(shù)據(jù)通路結構，列出各種信息傳送路徑以及實現(xiàn)這些傳送所需要的微命令。</p><p>　　4.設計指令執(zhí)行流程：數(shù)據(jù)通路確定后，就可以設計指令系統(tǒng)中每條指令的執(zhí)行流程。根據(jù)指令的復雜程度

4、。每條指令所需要的機器周期數(shù)。對于微程序控制的計算機，根據(jù)總線結構，需要考慮哪些微操作可以安排在同一個微指令中。</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行二進制代碼化，寫入到控制存儲器中的相應單元中。</p><p>　　7.組裝、調(diào)試

5、：在總裝調(diào)試前，先按功能模塊進行組裝和分調(diào)，因為只有功能模塊工作正常后，才能保證整機的運行正確。</p><p><b>　　四、指令系統(tǒng)列表</b></p><p>　　指令系統(tǒng)應包括：算術邏輯運算指令、訪存指令、控制轉移指令、I/O指令、停機指令。</p><p><b>　　一般指令格式：</b></p>

6、<p><b>　　模型機的指令系統(tǒng)：</b></p><p><b>　　微操作流程圖</b></p><p><b>　　R2->LDDR2</b></p><p><b>　　六、實現(xiàn)程序</b></p><p><b>

7、;　　$P0030</b></p><p><b>　　$P0140</b></p><p><b>　　$P0201</b></p><p><b>　　$P0335</b></p><p><b>　　$P0450</b></p>

8、;<p><b>　　$P0511</b></p><p><b>　　$P0625</b></p><p><b>　　$P0760</b></p><p><b>　　$P0861</b></p><p><b>　　$P095

9、5</b></p><p><b>　　$P0A90</b></p><p><b>　　$P0B90</b></p><p><b>　　$P0C80</b></p><p><b>　　$P0D03</b></p><p

10、><b>　　$P0E70</b></p><p><b>　　$P0F00</b></p><p><b>　　$P1080</b></p><p><b>　　$P1101</b></p><p><b>　　$P1240</b&

11、gt;</p><p><b>　　$P1300</b></p><p><b>　　七、微指令</b></p><p>　　$M00018001</p><p>　　$M0101ED82</p><p>　　$M0200C050</p><p>　　

12、$M1301ED85</p><p>　　$M0500E006</p><p>　　$M06009001</p><p>　　$M10019201</p><p>　　$M1101A203</p><p>　　$M0301B404</p><p>　　$M04959A01</p>

13、<p>　　$M1201ED87</p><p>　　$M0700E008</p><p>　　$M08028201</p><p>　　$M1601A209</p><p>　　$M0901B40A</p><p>　　$M0A699A01</p><p>　　$M1531820B&

14、lt;/p><p>　　$M0B11880C</p><p>　　$M0C019801</p><p>　　$M1401ED8D</p><p>　　$M0D00D181</p><p>　　$M1901ED8E</p><p>　　$M0E009001</p><p>　　

15、$M1701ED8F</p><p>　　$M0F00E020</p><p>　　$M20011001</p><p>　　$M1801EDA1</p><p>　　$M2100E022</p><p>　　$M22030201</p><p><b>　　八、截圖</b>

16、;</p><p><b>　　Read r0</b></p><p><b>　　Mov r0，r1</b></p><p><b>　　Read r1</b></p><p><b>　　Add r0,r1</b></p><p&g

17、t;<b>　　Xor r0,r1</b></p><p><b>　　Rcl r1</b></p><p>　　Mov 90h,r0</p><p><b>　　Out r0</b></p><p><b>　　03H</b></p>&l

18、t;p><b>　　In r0</b></p><p><b>　　00h</b></p><p><b>　　Out r0</b></p><p><b>　　01h</b></p><p><b>　　Jmp 00h</b>

19、</p><p><b>　　九、心得體會</b></p><p>　　硬件課程設計，從開始做的時候一片迷茫，到通過請教同學和查詢書本而一點點的變清晰，再到最后自己做出來感覺很有成就感。</p><p>　　這個復雜機的構建必去年做的簡單模型機要難得多了。別的不說單單是連線就花了我們很長的時間，更加打擊人的是連完線才發(fā)現(xiàn)自己的機器是壞的。到了指

20、令設計時從原來老師給出的5條確定的指令到自己設計完成的10多條指令。這個也是一個很大的挑戰(zhàn)。在完成指令系統(tǒng)時，普通的add mov之類的還是簡單的，但是到了rol這條指令時就不行了，因為我們從來沒用過299.后來請教同學后才搞清楚的。最難的是做i/o讀寫這兩條指令。這個以前真的是從來沒有用過，起先也沒同學知道。所以我們只好先查書，中午回去的時候再上網(wǎng)查詢后才知道怎么做的。</p><p>　　總的來說這次課設鍛煉

21、了我的動手能力，讓自己得到了很大的鍛煉。但程序運行沒問題時真是很興奮啊。 </p><p>　　本次實驗有上學期實驗的經(jīng)歷作為基礎，我們大概了解目標是什么，最終的程序和演示方法是什么，不算完全不懂。雖然經(jīng)過一個學期一開始對器件有點不太熟悉，都不知道每個功能部件干什么，但是經(jīng)過一段時間熟悉，加上我們原來上學期做實驗

22、時的印象，后來我們就能大概著手去做。</p><p>　　開始我們以為我們能夠做得相對順利，但是開始時候還是概念不清，完全不懂機械碼和微程序?qū)P系，不知道操作碼加10即是微程序入口，以為都是隨便的。后來感覺這樣機器碼的程序和微程序毫無對應關系，像是可有可無，才覺得不對勁。不斷看ppt和實驗指導之后才懂得是自己理解完全偏差。這個理解的失誤浪費我大半個下午，所以記憶猶新。后來覺得操作碼，寫對應微程序什么就相對輕松，

23、沒有別的什么理解失誤，就能很順利得寫下去了。中間還有個難處，就是關于端口和299的微程序。端口我一開始就覺得難寫，問問同學那時也沒有寫出來，后來看ppt流程圖，覺得和ram的方法一樣，只是有些操作位變化，實驗之后竟然能用。而299原來沒覺得會是個問題，后來做邏輯運算指令時，在這突然不知道如何使用了，不知道是299是個功能選項還是什么。后來看看感覺和alu蠻像的。又問問周圍童鞋，發(fā)現(xiàn)也是要先裝數(shù)然后再運算輸出到bus上。這樣使用之后確實能