復(fù)雜模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)_任務(wù)書

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理課題名稱復(fù)雜模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)專 業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師 陳華光、陳多、鄧作杰2013年 9月 日湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理課 題 復(fù)雜模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào)（填全稱）指導(dǎo)老師 陳華光、陳多、鄧作杰審 批陳華光任務(wù)書下達(dá)日期2013年9月3日任務(wù)完成日期 2013年9月 日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求1 .設(shè)計(jì)內(nèi)容模型機(jī)是由五個(gè)部分組成的計(jì)算機(jī)，通過(guò)它可以理解計(jì)算機(jī)整機(jī)的結(jié)構(gòu)及功 能，理解CPU、存儲(chǔ)器、中斷控制器、總線的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)邏輯和各部件之間的 接口關(guān)系。本次課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是利用西安唐都公司的TDN-

2、CM+的內(nèi)部可編程資源，設(shè)計(jì)一個(gè)模型計(jì)算機(jī)。本課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過(guò)部件級(jí)的模型 機(jī)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，使學(xué)生理解計(jì)算機(jī)由5部分組成，掌握計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程，從 “指令一微指令一微操作”概念的理解，從而清晰地建立計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念， 并 培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。2.設(shè)計(jì)要求：（1）借助于TDN-CM+的內(nèi)部可編程資源，運(yùn)算器單元，控制存儲(chǔ)器，微命 令寄存器，地址轉(zhuǎn)移邏輯，微地址寄存器，控制時(shí)序信號(hào)單元，寄存器組，總線， 輸入輸出單元等，用微程序的方式設(shè)計(jì)一臺(tái)的模型計(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)包括模型計(jì)算 機(jī)組成的設(shè)計(jì)，指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并用匯編語(yǔ)言完成設(shè)計(jì)并調(diào)試成功。（2）復(fù)雜模型機(jī)的

3、設(shè)計(jì)要求（參考P107-115）模型機(jī)設(shè)計(jì)四大類指令共十六條，其中包括算術(shù)邏輯指令、 I/O指令、訪冋 及轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)指令。設(shè)計(jì)9條算術(shù)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(shè)計(jì)2條訪內(nèi)指令，即存數(shù)（STA）、取數(shù)（LDA ），2條轉(zhuǎn)移指令，即無(wú)條 件轉(zhuǎn)移（JMP）、結(jié)果為零或有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令（BZC ）。設(shè)計(jì)2條I/O指令，輸入（IN）和輸出（OUT）指令采用單字節(jié)指令。設(shè)計(jì)停機(jī)指令1條用單字節(jié)表示。（3）調(diào)試的程序第一組地址（H）內(nèi)容（:H）助記符說(shuō)明$P0044IN 01 R0INPUT device-R0$P0146IN 01 R2INPUT device-R2$P029

4、8ADC R2 R0R2+R0+CY-R0$P0381MOV R0 R1R0-R1$P04F5RLC R1 R1R1右移一位$P050CBZC 00 0000-PC$P0600第二組地址（H）內(nèi)容（:H）助記符說(shuō)明$P0045IN 01 R1INPUT device-R1$P0100LDA 00 00 R0(20)- R0$P0220$P0386MOV R1R2R1-R2$P04A8SBC R2R0R2-R0-CY-R0$P05F5RLC R1R1R1右移一位$P060CBZC 000000-PC$P0700第三組地址（H）內(nèi)容（:H）助記符說(shuō)明$P0046IN 01 R2INPUT devi

5、ce-R2$P0184MOV R2 R0R2- R0$P0244IN 01 R0INPUT device-R0$P0398ADC R2R0R2+R0+CY-R0$P04E2COM R2NOT R2 -R0$P0506STA 00 0A R2R2 -(0A)$P060A$P070CBZC 000000-PC$P0800在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以小組為單位完成相關(guān)的系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)測(cè)試和記錄并 進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?。要?同一小組的每個(gè)同學(xué)必須分析一條不同的機(jī)器指令的微程序的組成 ，說(shuō) 明組成該機(jī)器指令的每一條微指令的微命令（不同的控制信號(hào)的組成）。第1組- 第3組的要求修改一條微指令。（4）按本任務(wù)書的要求，

6、編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告（Word文檔格式）。并用A4的復(fù)印紙打印并裝訂。（5）在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，請(qǐng)各班學(xué)習(xí)委員收齊課程設(shè)計(jì)報(bào)告在星期五交陳華光老師。3分組及安排分4組，學(xué)號(hào)除以4取余數(shù)，余數(shù)為0的同學(xué)做帶移位基本模型機(jī)1、余數(shù) 為1的同學(xué)做復(fù)雜模型機(jī)1,余數(shù)為2的同學(xué)做復(fù)雜模型機(jī)2,余數(shù)為3的同學(xué) 做復(fù)雜模型機(jī)3,每個(gè)組必須獨(dú)立完成指定的題目，每個(gè)同學(xué)按要求獨(dú)立完成課 程設(shè)計(jì)報(bào)告。4.成績(jī)?cè)u(píng)定程序設(shè)計(jì)方案是否合理；程序設(shè)計(jì)是否正確；調(diào)試結(jié)果；設(shè)計(jì)說(shuō)明書的質(zhì)量 高低；答辯時(shí)回答問(wèn)題情況；課程設(shè)計(jì)周表現(xiàn)情況；總評(píng)成績(jī)記入“課程設(shè)計(jì)成 績(jī)?cè)u(píng)分表”。二、進(jìn)度安排第1周-2周，具體安排如下:星期時(shí)間班級(jí)內(nèi)容地點(diǎn)

7、第1周任務(wù)安排E-510接線E-510調(diào)試E-510系統(tǒng)調(diào)試實(shí)現(xiàn)E-510接線E-510調(diào)試E-510系統(tǒng)調(diào)試實(shí)現(xiàn)E-510附：課程設(shè)計(jì)報(bào)告裝訂順序：封面、任務(wù)書、目錄、正文、評(píng)分表、附件（A4大小的圖紙及程序清單）。 正文總字?jǐn)?shù)要求在 5000字以上（不含源程序代碼）。（以下內(nèi)容僅供參考，同學(xué)自己獨(dú)立完成）目錄一、課題的主要功能二、總體設(shè)計(jì)方案1模型機(jī)的邏輯框圖2、用框圖語(yǔ)言表示模型機(jī)的指令執(zhí)行流程三、數(shù)據(jù)格式和尋址方式的設(shè)計(jì)1數(shù)據(jù)格式2、指令格式四、指令和微程序的設(shè)計(jì)五、線路連接圖六、微程序流程及說(shuō)明七、課程設(shè)計(jì)的收獲及體會(huì)八、參考資料計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系課程設(shè)計(jì)評(píng)分表（以下內(nèi)容僅供參考，同

8、學(xué)自己獨(dú)立完成）一、課題的主要功能:、總體設(shè)計(jì)方案（1）復(fù)雜模型機(jī)的邏輯框圖以控制器為中心，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(hào)，控制ALU勺運(yùn)算，PC加一，并且從RAh中取出數(shù)據(jù)運(yùn)算，運(yùn)算后再把 結(jié)果通過(guò)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(fù)雜模型計(jì)算機(jī)邏輯框圖2、用框圖語(yǔ)言表示模型機(jī)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）=Hzz L-HmW vnr| IgBI:*yc.7M52E-SIS 5-r二亠二=H- -isA=Ks sHWV1z_sK=z F-i72 i亍*19E IpMii：1扇3W二八A7.-?E Z 臣?*/

9、一S N山二?!二r d ,rv-A=.M寥二W#* _ *hFF警-*=士：:亠E.*2pff-TShT75/=!H 麗2 11 -h二 丁s* 33:TIs7 i不C圖2 模型計(jì)算機(jī)邏輯框圖三、數(shù)據(jù)格式和尋址方式的設(shè)計(jì)1、數(shù)據(jù)格式模型機(jī)規(guī)定采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示法表示數(shù)據(jù)，且字長(zhǎng)為8位，其格式如下:76 5 4 3 2 1 0符號(hào)尾數(shù)其中第7位為符號(hào)位，相對(duì)于十進(jìn)制數(shù)值表示范圍是：2 7 00I01idE00M1000D00M1100D010001rd010110rd011000000110 00 00功能rdr$ rdrs+ td+cv rd-rs-rd-cy5-rd rd-lrd rsArd

10、 rd rdrd rs id rs rd-E-* r$rd E*PC當(dāng) cY-i mE- PCjddi rdrd 算術(shù)邏輯運(yùn)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:7 6 5 43 210OP-CODErsrd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00R001R110R2（2）訪問(wèn)指令及轉(zhuǎn)移指令模型機(jī)設(shè)計(jì)2條訪內(nèi)指令，即存數(shù)（STA）、取數(shù)（LDA），2條轉(zhuǎn)移指令, 即無(wú)條件轉(zhuǎn)移（JMP）、結(jié)果為零或有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令（BZC），指令格式為：7 65 43 21 000 :MOP-CODERDD其中，OP-CODE為

11、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(fù)均可），M為尋址模式，其定義如下：尋址模式M有效地址E說(shuō)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(duì)尋址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:7 6 5 43 21 0dp-CC)DEaddrrd其中，addr=O1時(shí)，選中“INPUT DEVICE ”中的開關(guān)組作為輸入設(shè)備，addr=10 時(shí)，選中“ OUTPUT DEVICE ”中的數(shù)碼塊作為輸出設(shè)備。（4）停機(jī)指令指令格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODE000

12、0HALT指令，用于實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作四、指令和和微程序的設(shè)計(jì)(1) 指令系統(tǒng)本模型機(jī)共有16條基本指令，其中算術(shù)邏輯指令7條，訪問(wèn)內(nèi)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(hào)、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(jìn)制代 碼表，表X即為將圖X微程序流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化而成的“二進(jìn)制微代碼表” 。并將 二進(jìn)制代碼表轉(zhuǎn)換為聯(lián)機(jī)操作時(shí)的十六進(jìn)制格式文件，見下表 X。2423222120191817161514 1312 11 10987654321S3S2S1SOMCnWEA9A8ABCAIA5lJA5l

13、JA5日字段151413迪擇Q0D01LDPiD10LDERL11LDER2】0口LDIRi01LOADi10LDAR1211ID0000010I0RD-B011RI-B100299-B11ALU-B110PC-B981遺擇DD00D1P(l)1QP(2JDIIP(3)1D0P(4)1D1AR110LDPC要求，同一小組的每個(gè)同學(xué)必須分析一條不同的機(jī)器指令的微程序的組成，說(shuō)明組成該機(jī)器指令的每一條微指令的微命令(不同的控制信號(hào)的組成)。五、線路連接圖i AL J ILA KI. XJ.a h曲s. m L MTSIGA1. I. MTS A I：CH LNIILDLi L/MCv毅殳B=BMN

14、SEIShiNS UN ITCA ZLXL I L.MCOldikaHIII I .1 V1CR：JUM RULLtRRkG L Mt凸二g=F=eo1_nJ*JiCirrcUiLJKLSi L.M .JJ- LtD-H D-U.：L：ML HL $OIJ1DK2ALL Li5 ALUARLOAD曲ITllIUj口塑I3KlbH11 hHLU DR IL.UDH：ALU.bl 24BlM16 QMt? DLiU1 N，T CV2.aoakDStfTLU Ki 】l富B KU4J 111 JiLU1R DI ILDAR HT LjOAIJ 申 ADJ5KJ5 OHO idivDMAIN MEM Cb NPUT DEVICED7；SLJ3QU典站Q(X； PL ： DEVICE六、微程序流程及說(shuō)明要求，同一小組的每個(gè)同學(xué)必須截取不同的機(jī)器指令的微程序流程圖，主要是與四中分析的一致！七、