計算機組成原理-課程設(shè)計報告

1、計算機組成原理課程設(shè)計報告計算機組成原理課程設(shè)計報告班級：計算機班級：計算機班姓名：姓名：學(xué)號：學(xué)號：完成時間：完成時間：一、課程設(shè)計目的課程設(shè)計目的1在實驗機上設(shè)計實現(xiàn)機器指令及對應(yīng)的微指令（微程序）并驗證，從而進一步掌握微程在實驗機上設(shè)計實現(xiàn)機器指令及對應(yīng)的微指令（微程序）并驗證，從而進一步掌握微程序設(shè)計控制器的基本方法并了解指令系統(tǒng)與硬件結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系；序設(shè)計控制器的基本方法并了解指令系統(tǒng)與硬件結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系；2通過控制器的微程序

2、設(shè)計，綜合理解計算機組成原理課程的核心知識并進一步建立整機通過控制器的微程序設(shè)計，綜合理解計算機組成原理課程的核心知識并進一步建立整機系統(tǒng)的概念；系統(tǒng)的概念；3培養(yǎng)綜合實踐及獨立分析、解決問題的能力。培養(yǎng)綜合實踐及獨立分析、解決問題的能力。二、課程設(shè)計的任務(wù)二、課程設(shè)計的任務(wù)針對針對COP2000實驗儀，從詳細了解該模型機的指令實驗儀，從詳細了解該模型機的指令微指令系統(tǒng)入手，以實現(xiàn)乘法和微指令系統(tǒng)入手，以實現(xiàn)乘法和除法運算功能為應(yīng)用目標(biāo)

3、，在除法運算功能為應(yīng)用目標(biāo)，在COP2000的集成開發(fā)環(huán)境下，設(shè)計全新的指令系統(tǒng)并編寫的集成開發(fā)環(huán)境下，設(shè)計全新的指令系統(tǒng)并編寫對應(yīng)的微程序；之后編寫實現(xiàn)乘法和除法的程序進行設(shè)計的驗證。對應(yīng)的微程序；之后編寫實現(xiàn)乘法和除法的程序進行設(shè)計的驗證。三、三、課程設(shè)計使用的設(shè)備（環(huán)境）課程設(shè)計使用的設(shè)備（環(huán)境）1硬件硬件?COP2000實驗儀實驗儀?PC機2軟件軟件?COP2000仿真軟件仿真軟件四、課程設(shè)計的具體內(nèi)容（步驟）四、課程設(shè)計的具體

4、內(nèi)容（步驟）1詳細了解并掌握詳細了解并掌握COP2000模型機的微程序控制器原理，通過綜合實驗來實現(xiàn)模型機的微程序控制器原理，通過綜合實驗來實現(xiàn)該模型機指令系統(tǒng)的特點：該模型機指令系統(tǒng)的特點：1.模型機總體結(jié)構(gòu)模型機總體結(jié)構(gòu)COP2000模型機包括了一個標(biāo)準(zhǔn)模型機包括了一個標(biāo)準(zhǔn)CPU所具備所有部件，這些部件包括：運算所具備所有部件，這些部件包括：運算器ALU、累加器、累加器A、工作寄存器、工作寄存器W、左移門、左移門L、直通門、直通門D

5、、右移門、右移門R、寄存器組、寄存器組R0R3、程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC、地址寄存器、地址寄存器MAR、堆棧寄存器、堆棧寄存器ST、中斷向量寄存器、中斷向量寄存器IA、輸入端口、輸入端口IN、輸出端口寄存器輸出端口寄存器OUT、程序存儲器、程序存儲器EM、指令寄存器、指令寄存器IR、微程序計數(shù)器、微程序計數(shù)器uPC、微程序存、微程序存儲器儲器uM，以及中斷控制電路、跳轉(zhuǎn)控制電路。其中運算器和中斷控制電路以及跳轉(zhuǎn)控制，以及中斷控制電路、跳

6、轉(zhuǎn)控制電路。其中運算器和中斷控制電路以及跳轉(zhuǎn)控制電路用電路用CPLD來實現(xiàn)，其它電路都是用離散的數(shù)字電路組成。微程序控制部分也可以用組來實現(xiàn)，其它電路都是用離散的數(shù)字電路組成。微程序控制部分也可以用組合邏輯控制來代替。合邏輯控制來代替。模型機為模型機為8位機，數(shù)據(jù)總線、地址總線都為位機，數(shù)據(jù)總線、地址總線都為8位，但其工作原理與位，但其工作原理與16位機相位機相同。同。模型機的指令碼為模型機的指令碼為8位，根據(jù)指令類型的不同，可以有位，

7、根據(jù)指令類型的不同，可以有0到2個操作數(shù)。指令個操作數(shù)。指令碼的最低兩位用來選擇碼的最低兩位用來選擇R0R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令碼作為微地址來尋址寄存器，在微程序控制方式中，用指令碼作為微地址來尋址微程序存儲器，找到執(zhí)行該指令的微程序。而在組合邏輯控制方式中，按時序用指令碼產(chǎn)微程序存儲器，找到執(zhí)行該指令的微程序。而在組合邏輯控制方式中，按時序用指令碼產(chǎn)生相應(yīng)的控制位。在本模型機中，一條指令最多分四個狀態(tài)周期，一個狀態(tài)周期為

8、一個時生相應(yīng)的控制位。在本模型機中，一條指令最多分四個狀態(tài)周期，一個狀態(tài)周期為一個時移位指令：移位指令：中斷返回指令：中斷返回指令：輸入輸入輸出指令：輸出指令：RRRRARLRLARRCRRCARLCRLCARETIRETIREADREADMMMMWRITEWRITEMMMMININOUTOUT4.模型機指令格式模型機指令格式該模型機微指令系統(tǒng)的特點（包括其微指令格式的說明等）：該模型機微指令系統(tǒng)的特點（包括其微指令格式的說明等）：1.

9、總體概述總體概述該模型機的微命令是以直接表示法進行編碼的，其特點是操作控制字段中的每一該模型機的微命令是以直接表示法進行編碼的，其特點是操作控制字段中的每一位代表一個微命令。這種方法的優(yōu)點是簡單直觀，其輸出直接用于控制。缺點是微指令字位代表一個微命令。這種方法的優(yōu)點是簡單直觀，其輸出直接用于控制。缺點是微指令字較長，因而使控制存儲器容量較大。較長，因而使控制存儲器容量較大。2.模型機微指令格式模型機微指令格式3.模型機微指令格式的說明模

10、型機微指令格式的說明模型機有模型機有24位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運算器的運算功能，存儲位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運算器的運算功能，存儲器的讀寫。微程序控制器由微程序給出器的讀寫。微程序控制器由微程序給出24位控制信號，而微程序的地址又是由指令碼提供位控制信號，而微程序的地址又是由指令碼提供的，也就是說的，也就是說24位控制信號是由指令碼確定的。該模型機的微指令的長度為位控制信號是由指令碼確定的。該模型機的微指令

11、的長度為24位，其中位，其中微指令中只含有微命令字段，沒有微地址字段。其中微命令字段采用直接按位的表示法，微指令中只含有微命令字段，沒有微地址字段。其中微命令字段采用直接按位的表示法，哪位為哪位為0，表示選中該微操作，而微程序的地址則由指令碼指定。，表示選中該微操作，而微程序的地址則由指令碼指定。24位控制位分別介紹如下：位控制位分別介紹如下：XRD：外部設(shè)備讀信號，當(dāng)給出了外設(shè)的地址后，輸出此信號，從指定外外部設(shè)備讀信號，當(dāng)給出了外設(shè)