【正文】 需數(shù)據(jù)流向 所需控制信號值 T1 STOP C0(STOP)=1 T2 空 空 T3 空 空 T4 空 空 表 END 指令設(shè)計流 邏輯表達(dá)式 因為很多符號無法直接打出 (如作為非的上劃線等 )，在這里直接用紙質(zhì)上的截圖來作為參考： 微程序的設(shè)計 ① ：微指令格式：如表 微指令共設(shè)計了 16 位，并且全部投入使用，共有 16 位微指令控制信號，微地址為 4 位，可以存放 16 位微指令，滿足使用需求，具體設(shè)計如下： 序列 C15 C14 C13 C12 C11 C10 C9 C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 功能 STOP LOAD 161_置數(shù) DR2_CONT DR2_G AC_G DR1_G DOWN_244 UP_244 S3 S2 S1 S0 M Cn 6116WE 有效值 0 0 1 1 0 0 0 1 1 X X X X X X 0 表 微指令格式設(shè)計 ② ：控制存儲器內(nèi)容：如表 指令存入主存和控存中，如下所示 指令 地址 C15 STOP C14 LOAD C13 161_ 置數(shù) C12 DR2_CONT C11 DR2_G C10 AC_G C9 DR1_G C8 DOWN_244 C7 UP_244 C6 S3 C5 S2 C4 S1 C3 S0 C2 M C1 Cn C0 6116_WE 取址 0000 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 LOAD 0001 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 STORE 0010 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 JMP 0011 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 ADD 0100 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 SUB 0101 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 AND 0110 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 或 0111 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 NOTD 1000 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 NOT 1001 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 異或 1010 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 乘 2 1011 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 END 1100 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 表 存儲的指令表 測試程序 檢測邏輯運(yùn)算（ 1+22） amp。dspamp。 下面就以本次課程設(shè)計中檢查時老師給我出的測試題目為例，分析程序設(shè)計的過程和方法。可以根據(jù)應(yīng)用負(fù)載選擇優(yōu)化的存儲策略。 2） 功能總結(jié)： 在本次課程設(shè)計中，我們完成的設(shè)計工作和我們設(shè)計的系統(tǒng)具有的功能如下所示： ? 具有準(zhǔn)確無誤的數(shù)據(jù)通路，且在其基礎(chǔ)上具有指令和微指令控制的功能； ? 設(shè)計了完成指定功能的各指令相對應(yīng)的微命令； ? 設(shè)計了時序列電路，能夠產(chǎn)生滿足指令周期和指令執(zhí)行所需要的兩級時序信號； ? 可以手動方式產(chǎn)生各指令執(zhí)行過程中所需要的微命令 ,控制指令的執(zhí)行； ? 設(shè)計控存，將各指令的微程序存 放在 CM（用 2816 實(shí)現(xiàn)）中，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r序控制，通過微程序可以完成自動控制指令的執(zhí)行功能； ? 對該模型機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)算器模塊功能和微程序邏輯控制電路部分利用QuartusⅡ 軟件 仿真功能進(jìn)行仿真分析和功能驗證，且將該部分電路下載到 FPGA，并與適當(dāng)?shù)耐鈬骷?(包括部分芯片、輸入 /輸出開關(guān)、 LED 顯示 等 )相配合，實(shí)現(xiàn)模型機(jī)的主機(jī)系統(tǒng)； ? 所設(shè)計的主機(jī)系統(tǒng)能支持自動和單步運(yùn)行方式，能正確地執(zhí)行存放在主存中程序的功能，對主要的數(shù)據(jù)流和控制流通過 LED 適時顯示結(jié)果； ? 所設(shè)計的模型機(jī)支持加、減運(yùn)算等基本的算術(shù)運(yùn)算指 令，支持與、或、非等邏輯運(yùn)算類指令，支持存儲器寫的回存指令，支持寄存器間數(shù)據(jù)傳送的 LOAD指令，支持跳轉(zhuǎn)指令等幾類指令； ? 支持直接尋址、隱含尋址等幾種基本的尋址方式； ? 能支持 12 條以上的指令； ? 能運(yùn)行由自己設(shè)計的 CPU 所支持的指令系統(tǒng)構(gòu)成的一段程序，程序執(zhí)行功能正確且能夠穩(wěn)定輸出結(jié)果； ? 所設(shè)計的主機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行期間和修改程序期間不需要拆拔一根導(dǎo)線，完全可以通過開關(guān)和脈沖或控制信號控制。 課設(shè)心得 這次組成原理課程設(shè)計確確實(shí)實(shí)讓我學(xué)到了很多課堂上學(xué)不到的東西，不僅是課本上的知識，同時也有很多自己動手才會明白的東西。 ? 同時要重新理解和回顧計算機(jī)組成原理實(shí)驗的前 3個實(shí)驗，即：運(yùn)算器組成實(shí)驗、半導(dǎo)體存儲實(shí)驗、數(shù)據(jù)通路實(shí)驗，如果要選擇用 FPGA 的話也要學(xué)習(xí)實(shí)驗指導(dǎo)書中“ FPGA 及 EDA 開發(fā)環(huán)境介紹”部分的講解，只有好好復(fù)習(xí)了之前的知識才能最快的動手！ ? 實(shí)驗前要熟悉所有用到的芯片的功能和引腳職能，同時要熟悉該芯片的輸入輸出等具體內(nèi)容，免得每次都得查閱課本上的講解，詳細(xì)知道了用到的芯片的資料，這樣做起來會順利點(diǎn)，指導(dǎo)書上的那些邏輯表是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。 最后也是對這次試驗的一個感慨，這次試驗確實(shí)讓我有了很大的提高，不只是知識層面，精神層面也有著飛躍，思考能力，發(fā)現(xiàn)錯誤能力，排錯糾錯能力，這才是我覺得學(xué)到的最寶貴的東西，希望在以后的學(xué)習(xí)生活中還能再接觸到相關(guān)的有趣知識，讓我能有更大的提高！ 參考文獻(xiàn) [1] 王曉蘭 周建國 秦磊華《計算機(jī)組成原理實(shí)驗及課程設(shè)計指導(dǎo)書》華中科技大學(xué)出版社 湖北武漢 20xx [2] 番松 潘明《現(xiàn)代計算機(jī)組成原理》科學(xué)技術(shù)出版社 北京 20xx [3] 易小琳 朱文軍 魯鵬程《計算機(jī)組成原理實(shí)踐教程（基于 EDA 平臺）》北京航空航天大學(xué)出版社 北京 20xx [4] 謝樹煜 周繼群 李潮激《 計算機(jī)組成原理實(shí)驗指導(dǎo) 》清華大學(xué)出版社 北京 20xx [5] 方愷晴 《基于 EDA 技術(shù)的計算機(jī)組成原理實(shí)驗》湖南大學(xué)出版社 長沙 20xx [6] 高建生 莫正坤 譚志 虎 《計算機(jī)組成原理》華中科技大學(xué)出版社 湖北武漢 20xx 。 總的來說，開學(xué)一個月，這個課設(shè)的完成確實(shí)是讓我最有成就感的一件事，對于在一定的時間內(nèi)完成到這種程度，我也確實(shí)感到驚訝，也對自己的成長感到自豪 ！雖然在這次實(shí)驗中，我們并沒有什么太大的亮點(diǎn)，也沒有做出來高級功能的擴(kuò)展，但是我們還是靠著自己的努力一步步實(shí)現(xiàn)了任務(wù)目標(biāo)，靠自己的力量解決一系列難題，這也是一件很讓人愉快的事。最后，這是一次對自身各方面能力有很大提高的實(shí)驗，自身的初步計算機(jī)系統(tǒng)分析和設(shè)計能力、分析、定位和排除故障的能力等得到了鍛煉。在這種微程序控制，且主、控存分開的方式中，我們所設(shè)計的主存 8 位專門用來存放機(jī)器指令和操作數(shù)，控存 16 位專門用來存放微指令，兩者分開。我們所設(shè)計的系統(tǒng)能在基于 EDA 的實(shí)驗平臺上運(yùn)行一段基于自有指令的程序，并能夠根據(jù)設(shè)計的程序計算出正確的結(jié)果，且在 JZYL— Ⅱ型計算機(jī)組成原理實(shí)驗臺的 LED 燈（或數(shù)碼管）上顯示出結(jié)果，此次設(shè)計的系統(tǒng)為全自動執(zhí)行！完成了本次組成原理課程設(shè)計的基本任務(wù)與要求，雖然沒有剩余時間去進(jìn)行功能的擴(kuò)展，但至少所設(shè)計的系統(tǒng)的各項指標(biāo)均符合設(shè)計要求。 題目： [（ 8+7 非）加 8] + 9 異或 6 乘 2 與 6 減 7 程序流程為：如表 所示 地址順序 所執(zhí)行的指令 0 開始 1 LOAD 8 2 Fab 7 3 ADD 8 4 或 9 5 異或 6 6 乘 2 7 與 6 8 減 7 9 END 表 內(nèi)存內(nèi)容為：如表 所示 內(nèi)存地址 內(nèi)存數(shù)據(jù) 解釋 0000 0000 0000 開始 0001 0001 1010 LOAD 8 0010 1101 1011 Fab 7 0011 0100 1010 ADD 8 0100 0111 1100 或 9 0101 1010 1101 異或 6 0110 1011 1110 乘 2 0111 0110 1101 與 6 1000 0101 1011 減 7 1001 1100 1110 END 1010 0000 1000 操作 數(shù) 8 1011 0000 0111 操作數(shù) 7 1100 0000 1001 操作數(shù) 9 1101 0000 0110 操作數(shù) 6 1110 0000 0010 操作數(shù) 2 1111 表 程序運(yùn)行結(jié)果 運(yùn)行完成后，最后在 AC 里面的結(jié)果為 ： 1111 1111 實(shí)驗流程圖 2月 27 周一： 熟悉實(shí)驗要求，并閱讀相關(guān)資料開始準(zhǔn)備。 故障 6—— 執(zhí)行 store 指令時，數(shù)據(jù)無法正常寫入 在依次檢查各條指令的執(zhí)行情況時，發(fā)現(xiàn)有兩條指令的執(zhí)行有問題，其中之一就是 store 指令，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)無法正常寫入，例如本來想向 0000 地址寫入數(shù)據(jù) 10001001，但是在檢查時發(fā)現(xiàn) 0000 地址存的并不是 100001001，而是 11111111，而后發(fā)現(xiàn)無論往該地址存什么數(shù)據(jù)，結(jié)果都是 11111111 不變，于是我們覺得是數(shù)據(jù)并沒有寫入，于是檢查了指令的執(zhí)行過程，最后發(fā)現(xiàn)在微程序的控制上有問題，當(dāng) 6116 在寫時， 373置成了高祖狀態(tài)，因此才會寫入的是 11111111，最后修改了微程序的執(zhí)行節(jié)拍，將其 分開，然后發(fā)現(xiàn)結(jié)果正確！ 故障 7—— 執(zhí)行 JUMP 指令時，并沒有跳轉(zhuǎn) 我們設(shè)計的指令中有兩條出了問題，另外一條便是 JUMP 指令了，無法跳轉(zhuǎn)，從仿真圖上來看，應(yīng)該是可以正常跳轉(zhuǎn)的，但是結(jié)果就是不對，這讓我和搭檔非常郁悶，單獨(dú)將芯片接出來檢測，發(fā)現(xiàn)手動控制可以實(shí)現(xiàn)直數(shù)功能，即芯片本身并沒有問題，但自動執(zhí)行的時候會出錯，仔細(xì)研究了 161 芯片后，我們發(fā)現(xiàn)關(guān)于跳轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)是要兩個信號控制一個是 cp 脈沖， 一個控制開關(guān)，于是我們討論是不是上升沿給的不是時候，于是將 CP 信號由本來的一個節(jié)拍延長到兩個節(jié)拍，讓其可以完全覆蓋到整個控制開關(guān)的變化，最后結(jié)果正確了 功能測試 在本次課程設(shè)計中，我們能夠根據(jù)具體的運(yùn)算式寫出系統(tǒng)運(yùn)行的程序，一般要求所設(shè)計的機(jī)器指令中包含了運(yùn)算式的所有運(yùn)算要求，倘若沒有包含的話（如異或運(yùn)算等等），需要重新寫控存 CM，操作比較麻煩，但是其實(shí)現(xiàn)思路非常簡單，只需通過兩個 74LS244 直接操作對 2816 進(jìn)行寫入即可，寫完再調(diào)整 2816 為讀狀態(tài)，便可實(shí)現(xiàn)后續(xù)功能。 dat 文件進(jìn)行破解，具體操作見教程；第二種方法較簡單，就是直接修改計算機(jī)的時間，向前調(diào)一段很長的時間，這樣軟件可以正常進(jìn)行編譯了。 T 節(jié)拍 功能或所需數(shù)據(jù)流向 所需控制信號值 T1 IRB→ MM S2=S1=H T2 RD。如圖 所示 圖 雙周期實(shí)現(xiàn) CLK T4 7404 Q M1 M2 74LS74 D 觸發(fā)器 CLR D 微指令流程設(shè)計 ① ：取指公操作：處于 M1 內(nèi)（其中表內(nèi) L為低， H為高）；如表 T 節(jié)拍 功能或所需數(shù)據(jù)流向 所需控制信號值 T1 μ AR清零 μ R_395=L T2 PC→ MM S1=L T3 RD。 IRA→μ AR 開始 PC+1→ PC STO