計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-20 14:39 本頁面
【正文】 《計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 二○○六年 目 錄 1． 前 言 ..................................................................................................................... 1 2． 復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計(jì) .................................................................................................... 2 3． 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................................. 9 1 前 言 本指導(dǎo)書用于全日制大學(xué)本科計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)完《計(jì)算機(jī)組成原理》、《匯編語言》、《計(jì)算機(jī)接口技術(shù)》等課程后進(jìn)行全面綜合訓(xùn)練的 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)，目的在于加深 對(duì) 基本知識(shí)的理解，鞏固所學(xué)理論知識(shí)，拓寬知識(shí)面， 進(jìn)一步 掌握計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)硬件 系統(tǒng)的能力。 2 第一部分 復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 【目的與要求】 綜合應(yīng)用所學(xué)計(jì)算機(jī) 組成 原理 和匯編語言 知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)較為完整的模型計(jì)算機(jī) ， 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的能力。 【 設(shè)計(jì) 內(nèi)容】 一．設(shè)計(jì)所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備 本設(shè)計(jì)使用 DaisCMB+計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)， PC機(jī)一臺(tái)和一組連接線。 二．設(shè)計(jì)原理 在完成 基本 實(shí)驗(yàn)線路連接的基礎(chǔ)上增加條件測(cè)試信號(hào) CZ 標(biāo)志的連接，連接方法是：用二芯排線把位于實(shí)驗(yàn)裝置左上方運(yùn)算器 (左邊 181)的 左下側(cè) CYCZ 接口與位于實(shí)驗(yàn)裝置紅色撥碼開關(guān)右下方的 FCFZ 接口相連接。 若在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下， 啟動(dòng)模擬軟件后， 首先應(yīng)打開 文件 ，裝入 模型機(jī) 3的實(shí)驗(yàn)程序及 機(jī)器指令對(duì)應(yīng) 的 微 程序 ，然后點(diǎn)擊“ !”圖標(biāo)進(jìn)入鏈接裝載，一旦屏幕自動(dòng)彈出動(dòng)態(tài)調(diào)試窗口 ， 表示 機(jī)器 代碼及微代碼下載已成功，進(jìn)入 windows 在線集 成 調(diào)試環(huán)境 ，可編輯機(jī)器語言程序和微程序，并進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行 。 如 在 脫機(jī)裝態(tài)時(shí)，在 閃動(dòng)的“ P.” 狀態(tài) 下，鍵入數(shù)字鍵“ 3” (復(fù)雜模型機(jī)代號(hào) )，然后再鍵入“裝載”命令鍵，實(shí)驗(yàn)裝置自動(dòng)裝載由數(shù)字鍵定義的模型機(jī)機(jī)器實(shí)驗(yàn)程序 及與其對(duì)應(yīng)的微程序，裝載完畢自動(dòng)返 回 “ P.” 等 待 命 令。 模型機(jī)規(guī)定采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示數(shù)據(jù)，且字長為 8 位，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 符號(hào) 尾數(shù) 其中第 7位為符號(hào)位，數(shù)值表示范圍是： 128≤ X≤ 127（定點(diǎn)整數(shù)）， 1≤ X1（定點(diǎn)小數(shù)）。 模型機(jī)設(shè)計(jì)五大類指令共十六條，其中包括算術(shù)邏輯指令、 I/O 指令、訪存指令、轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)指令。 ⑴ 算術(shù)邏輯指令 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，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OPCODE RS RD 其中， OPCODE 為操作碼， rs 為源寄存器， rd 為目的寄存器，并規(guī)定： 3 Rs 或 Rd 代表選定的寄存器 00 R0 01 R1 10 R2 9 條算術(shù)邏輯指令的名稱、功能和具體格式見表 1。 ⑵ 訪存指令和轉(zhuǎn)移指令 模型機(jī)設(shè)計(jì) 2條訪存指令、即存數(shù)指令（ STA）、取數(shù)指令（ LDA）； 2條轉(zhuǎn)移指令，即無條件轉(zhuǎn)移指令（ JMP）、結(jié)果為零或有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令（ BZC），指令格式為： 7 6 5 4 3 2 1 0 0 M 0 OPCODE RD D 其中， OPCODE為操作碼， RD 為目的寄存器地址（ LDA、 STA指令使用）。 D為形式地址，如為位移量，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 說明 00 E=D 直接尋址或立即尋址 01 E=（ D） 間接尋址 10 E=（ RI） +D RI 變址尋址 11 E=（ PC） +D 相對(duì)尋址 模型機(jī)規(guī)定變址寄存器 RI 指定為寄存器 R2。 ⑶ 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 4 3 2 1 0 OPCODE addr RD 其中， addr=01 時(shí)，選中“ INPUT DEVICE”中的開關(guān)作為輸入設(shè)備， addr=10 時(shí)，選中“ OUTPUT DEVICE”中的 LED 作為輸出設(shè)備。 4 ⑷ 停機(jī)指令 HALT 指令，用于實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作，指令
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