課程設計帶移位運算模型機的設計與實現(xiàn)

1、廣東白云學院課程設計課程設計題目學生學號： 學生姓名： 指導教師： 設計成績： 2010年12月28日目 錄第一章 緒論-11.1 課程設計的目的-11.2 課程設計內(nèi)容-11.3 關(guān)于西安唐都系統(tǒng)-1第二章 課程設計理論依據(jù)-22.1 帶移位運算模型機的設計原理-22.2概述-3第三章 課程設計方案-153.1 確定課程設計總要求-153.2 課程設計邏輯電路圖設計-153.3 課程設計所需指令或程序設計-163.4 設計執(zhí)行流程圖-183.5設計實現(xiàn)方法-24第四章 課程設計調(diào)試與測試-314.1 調(diào)試程序步驟-324.2 程序驗證分析-32第五章 結(jié)論-33參考文獻-34第一章 緒論1.

2、1 課程設計的目的1. 掌握系統(tǒng)各功能模塊的基本工作原理；2. 培養(yǎng)單片機應用系統(tǒng)的設計能力；3. 熟練地應用電子線路cad工具完成單片機系統(tǒng)的硬件設計任務； 4. 進一步熟悉較完整的計算機的設計，全面了解并掌握微程序控制方式計算機的設計方法。1.2 課程設計內(nèi)容1熟悉系統(tǒng)數(shù)據(jù)通路，包括原理框圖與實驗箱布置2根據(jù)數(shù)據(jù)通路實現(xiàn)實驗連線3熟悉仿真軟件的使用4熟悉仿真軟件支持的程序與微程序格式5將add指令做適當?shù)男薷牟僮鞑⒄{(diào)試通過6對原理圖進行相應的修改，實現(xiàn)帶移位的運算的模型機。 1.3 關(guān)于西安唐都系統(tǒng)1先進豐富的課程內(nèi)容2先進設計方法和開發(fā)工具3先進的實時動態(tài)圖形調(diào)試方式4先進的計算機部件設

3、計5開放的控制器部件設計6先進的系統(tǒng)總線和總線接口設計7更為靈活、實用的時序發(fā)生電路和操作臺設計8系統(tǒng)電路的保護性設計保證了系統(tǒng)的安全性9系統(tǒng)電路檢測功能和實驗電路查錯功能第二章 課程設計理論依據(jù)2.1帶移位運算模型機的設計原理：圖1為 帶移位運算的模型機實驗原理圖移位運算實驗原理如圖所示，使用了一片74ls299 作為移位發(fā)生器，其八輸入輸出端以排針方式和總線單元連接。299-b 信號控制其使能端，t4 時序為其時鐘脈沖，實驗時將“w/r unit”中的t4 接至“state unit”中的kk2 單脈沖發(fā)生器，由s0 s1 m 控制信號控制其功能狀態(tài)，其列表如下： 2.2 概述本實驗為基本

4、模型機的基礎上搭接移位控制電路，實現(xiàn)移位控制運算，原理圖如上圖所示。實現(xiàn)移位控制運算。故實驗中新增4條移位運算指令：rl（左環(huán)移）；rlc（帶進位左環(huán)移）；rr（右環(huán)移）；rrc（帶進位右環(huán)移），其指令格式為 操作碼 rr 01010000 rrc 01100000 rl 01110000 rlc 10000000以上4條指令都為單字長指令（8位）。rr為將r0寄存器中的內(nèi)容循環(huán)右移一位。rrc為將r0寄存器中的內(nèi)容帶進位右移一位，它將r0寄存器中數(shù)據(jù)右邊第一位移入進位，同時將進位寄存器的數(shù)移至r0寄存器的最左位。rl為將r0寄存器中的數(shù)據(jù)循環(huán)左移一位。rlc為將r0寄存器中的數(shù)據(jù)帶進位循環(huán)左

5、移一位。同樣，本實驗為了向ram中裝入程序和數(shù)據(jù)，設置了三個控制臺操作微程序，如下表所示。 swbswa控制臺指令00讀內(nèi)存（krd）01寫內(nèi)存（kwe）11啟動程序（rp） 第三章 課程設計方案3.1 課程設計總要求（1）掌握計算機部件的開發(fā)和設計流程。（2）分析所設計系統(tǒng)中各功能模塊的工作原理；（3）選用合適的器件（芯片）；（4）提出系統(tǒng)的設計方案；（5）對所設計電路進行調(diào)試，按要求編寫課程設計報告書，能正確編寫分析、設計、測試等技術(shù)文檔。3.2 課程設計邏輯電路圖設計3.3 課程設計的指令或程序設計1.帶移位運算的模型機的設計與實現(xiàn)指令(1)in 輸入 “input device”r0，

6、(2)add 03h r0+03hr0 ，(3)rlc 帶進位左移(4)in “input device”r0，(5)rrc 帶進位右移(6)rl 左環(huán)移(7)sta 0eh r00eh(8)out 0eh 0eh bus(9)jmp 00h 00hpc機器指令程序 微指令程序$m0250c000$m0304e000$m0405b000$m0506a201$m06019a95$m070fe000$m088aed01$m098ced01$m0a0ea000$m0b018001$m0c0d2000$m0d098a06$m0e080a07$m0f018202$m1287ed01$m1399ed01$

7、m149ced01$m151d8231$m161f8231$m17218231$m18238231$m191ae000$m1a1ba000$m1b010a07$m1c81d100$m1d1e8821$m1e019801$m1f208829$m20019801$m21228811$m22019801$m23248819$m24019801$p0000$p0110$p0216$p0380$p0400$p0560$p0670$p0720$p080e$p0930$p0a0e$p0b40$p0c00$p1610$m10011000$m1183ed01$m00088101$m0182ed01按照規(guī)定格式，

8、將機器指令及微指令二進制表編輯成十六進制的如下格式文件。 機器指令格式說明： $ p 例：$p 00 00機器指令代碼 十六進制地址0 微指令格式說明： $ m 例：$m 00 018110 十六進制地址 微指令代碼注意：因系統(tǒng)文件格式要求，微指令代碼的第一個字節(jié)（前8位）與第三字節(jié)（后8位）對換一下。2.機器程序指令地址(二進制) 內(nèi)容(二進制) 助記符 說明 00000000 00000000 in 輸入 “input device”r0，/任意輸入數(shù)據(jù)00000001 00010000 add16h r0+16hr000000010 0001011000000011 10000000 r

9、lc 帶進位左移00000100 00000000 in “input device”r0，00000101 01100000 rrc 帶進位右移00000110 01110000 rl 左環(huán)移00000111 00100000 sta0eh r00eh00001000 00001l1000001001 00110000 out0eh 0eh bus00001010 00001110 0000101l 01000000 jmp 00h 00hpc00001100 0000000000010110 00010000 自定，10h（16d）000011103.4 設計執(zhí)行流程圖pc-ar, pc+

10、1ram-bus, bus-lrp(1)rw-r0(dr1)+(dr2) -r0r0-dr1ram-bus, bus-dreram-bus, bus-arpc-ar, pc+1ram-bus, bus-lrram-bus, bus-arpc-ar, pc+1dr1-ledram-bus, bus-arram-bus, bus-dr1pc-ar, pc+1ram-bus, bus-pcpc-ar, pc+1in add sta out jmp3.5 設計實現(xiàn)方法確定連線圖,根據(jù)各部件的功能，確定好電路各個芯片的連接，如下：帶移位運算的模型機的設計與實現(xiàn)接線圖微代碼表將微程序流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化

11、而成的“二進制微代碼表”。微地址s3 s2 s1 s0 m cn we a9 a8a bcua5ua0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 10 0 00 0 01 0 00 1 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 0 0 0 0 0 1 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 11 0 00 0 00 0 10 0 1 0 0 0 0 30 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 0 1 0 0 0 40 0 0 0 0 0 0 0 10 1 10 0 00 0 00 0 0 1 0 1 0 50 0 0 0 0

12、 0 0 1 10 1 00 0 10 0 00 0 0 1 1 0 0 60 1 1 0 0 0 0 1 10 0 11 0 10 0 00 0 0 0 0 1 0 70 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 0 00 0 10 0 00 0 00 0 0 0 0 1 1 10 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 1 1 20 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 1 1 1 1 30 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 0

13、1 1 00 0 1 1 1 0 1 40 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 1 0 1 50 0 0 0 0 0 1 0 10 0 00 0 10 0 00 0 0 0 0 1 1 60 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 1 1 1 70 0 0 0 0 0 0 0 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 0 1 2 00 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 0 1 0 2 10 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 0 0 2

14、 20 0 0 0 0 0 0 0 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 1 1 2 30 0 0 0 0 0 0 1 10 0 00 0 00 0 00 0 0 0 0 1 2 40 0 0 0 0 0 0 0 00 1 00 0 00 0 00 1 1 0 0 0 2 5 0 0 0 0 0 1 1 1 00 0 01 0 10 0 00 0 0 0 0 1 2 60 0 0 0 0 0 0 0 11 0 10 0 01 1 00 0 0 0 0 1 2 70 0 0 0 0 1 1 1 00 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 0 3 00 0 0 0 0 1 1 0

15、 10 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 1（1）從實驗電路中裝入第一個加數(shù)10h(0010000)到r0中。（2）將r0中的裝入的加數(shù)10h(00010000)裝如寄存器dr1中，并且將從16h中讀取的另一個加數(shù)10h(00010000)裝入寄存器dr2中，然后通過alu運算器進行兩個寄存器的數(shù)據(jù)相加得20h（00100000），然后將結(jié)果送入r0中。（3）進行帶進位左移操作，得結(jié)果為40h(01000000),并將結(jié)果送入r0中。(4)將結(jié)果40h(01000000)左移，得80h(10000000),并且將結(jié)果送入到r0中。(5)將結(jié)果80h通過alu輸出。 第四章 帶移位運

16、算模型機的調(diào)試與分析4.1 調(diào)試程序步驟（1） 從實驗電路中裝入第一個加數(shù)10h(0010000)到r0中。（2）將r0中的裝入的加數(shù)10h(00010000)裝如寄存器dr1中，并且將從16h中讀取的另一個加數(shù)10h(00010000)裝入寄存器dr2中，然后通過alu運算器進行兩個寄存器的數(shù)據(jù)相加得20h（00100000），然后將結(jié)果送入r0中。（3）進行帶進位左移操作，得結(jié)果為40h(01000000),并將結(jié)果送入r0中。(4)將結(jié)果40h(01000000)左移，得80h(10000000),并且將結(jié)果送入到r0中。(5)將結(jié)果80h通過alu輸出。4.2程序驗證分析理論分析:(1

17、)從實驗電路中裝入第一個加數(shù)10h(0001000)，并且從內(nèi)存中讀取另一個加數(shù)10h(00010000)，10h+10h=20h(00100000)。 （2）將結(jié)果20h(00100000)進行rrc帶進位的左移操作，of=0，得結(jié)果為40h(010000000)。 （3）將結(jié)果40h(00100000)進行rl左移，得結(jié)果為80h(10000000)。 實驗分析：從所截得的圖可得，理論值與實驗值相符合。 第五章 結(jié)論通過這次課程設計，我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是有許多困難，這畢竟第一次做組成原理課程設計，難免會遇到過各種各樣的問題，在