計算機硬件課程設計--簡單模型機設計(已修改)
2025-06-20 14:39 本頁面
【正文】 計算機硬件綜合課程設計報告 簡單模型機設計 一、 設計要求 硬件： TDNCM+計算機組成原理實驗系統(tǒng)一臺， PC 機一臺，排線若干，串口線一根。 軟件： CMP軟件 二、 設計目的 1. 通過對一個簡單計算機的設計，對計算機的基本組成、部件的設計、部件間的連接、 微程序控制器的設計、微指令和微程序的編制與調(diào)試等過程有更深的了解，加深對理論課程的理解。 2. 通過這次課程設計，建立整機的概念，對程序進行編輯，校驗，鍛煉理論聯(lián)系實際的能力。 3. 通過本次課程設計熟悉和訓 練設計思路與實現(xiàn)方法。 4. 通過本次課程設計鍛煉團隊合作的能力和團隊問題的解決。 三、 設計電路及連線 設計電路及連線實驗圖如下圖 11 所示。 圖 11 簡單模型機連線圖 四、 設計說明 本次課程設計將能在微程序控制下自動產(chǎn)生各部件單元控制信號，實現(xiàn)特定指令的功能。這里，計算機數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器來完成， CPU 從內(nèi)存中取出一條機器指令到指令執(zhí)行結(jié)束的一個指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機器指令對應一個微程序。 本次課程設計采用五條機器指令： IN（輸入）、 ADD（二進制加法）、 STA（存數(shù)）、 OUT（輸出）、 JMP（無條件轉(zhuǎn)移），其指令格式如下（前 4 位為操作碼）： 助記符 機器指令碼 說 明 微程序入口地址 IN 0000 0000 “ INPUT DEVICE”中 10 的開關狀態(tài) → R0 0001 0000 R0+[addr]→ R0 11 0010 0000 R0→ [addr] 12 0011 0000 [addr]→ BUS 13 0100 0000 addr→ PC 14 ADD addr STA addrOUT addr JM P addr 其中， IN 為單字長（ 8位），其余為雙字長， 為 addr對應的二進制地址碼。 設計數(shù)據(jù)通路框圖如圖 12 所示。微代碼定義如表 11 所示。 D R 1 ( 7 4 2 7 3 ) D R 2 ( 7 4 2 7 3 )A L U BR 0 ( 7 4 3 7 4 )A R ( 7 4 2 7 3 )P C （ 7 4 1 6 1 ）M E M （ 6 1 1 6 ）O U T P U T時 序 微 控 器I R （ 7 4 2 7 3 ）I N P U TA L U ( 7 4 1 8 1 )C EL E D BW / RC ES W BC EC EW / RL D A RT 3P C BL O A DL D P CT 4W / RC S 0C S 1C S 2L D I RT 3T 4L D R 0R 0 BL D D R1T 4T 4L D D R2C NMS 3S 2S 1S 0B U S地 址 總 線數(shù) 據(jù) 總 線C P UR 1 ( 7 4 3 7 4 )T 4L D R 1R 1 BR 2 ( 7 4 3 7 4 )T 4L D R 2R 2 B 圖 12 數(shù)據(jù)通路圖 表 11 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 A B C uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0 A 字段 B 字段 C 字段 15 14 13 選擇 0 0 0 0 0 1 LDDRi 0 1 0 LDDR1 0 1 1 LDDR2 1 0 0 LDIR 1 0 1 LOAD 1 1 0 LDAR 五、 設計步驟 1. 設計微程序流程圖，如圖 13 所示。 12 11 10 選擇 0 0 0 0 0 1 RSB 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 ALUB 1 1 0 PCB 9 8 7 選擇 0 0 0 0 0 1 P（ 1） 0 1 0 0 1 1 1 0 0 P（ 4） 1 0 1 1 1 0 LDPC 運行微程序 01 02 10 IN ADD STA OUT JMP 10 11 12 13 14
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