最新湖南工程學院復雜模型計算機的設計(編輯修改稿)
2025-07-26 02:44 本頁面
【文章內容簡介】 會 23八、參考資料 24九、評分表 25一、課題的主要功能本課題設計的主要目的是通過部件級的模型機的設計和調試，使學生理解計算機由5部分組成，掌握計算機的工作過程，從“指令—微指令—微操作”概念的理解，從而清晰地建立計算機的整機概念，并培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力，同時增強學生的動手能力。此次課題的目的是完整設計一臺模型計算機，進一步建立整機的概念。借助于TDNCM++的內部可編程資源，運算器單元，控制存儲器，微命令寄存器、地址轉移邏輯，微地址寄存器，控制時序信號單元，寄存器組，總線，輸入、輸出單元等，用微程序的方式設計一臺的模型計算機。設計包括模型計算機組成的設計，指令系統(tǒng)的設計，并用匯編語言完成設計并調試成功因此我們先通過一個復雜模型機的設計實驗來進行實際的計算機設計和實現(xiàn)，然后安排了用CPLD 來實現(xiàn)一個CPU 中的大部分功能的設計實驗，接著討論了輸入輸出系統(tǒng)的概念、分類、接口、尋址、基本控制方式等，根據(jù)后續(xù)微地址的形成方法，確定每條微程序地址及分支轉移地址。根據(jù)微指令格式，將微程序流程中的所有微指令代碼化，轉化成相應的二進制代碼，寫入到控制存儲器中的相應單元中。在總調試前，先按功能模塊進行組裝和分調，因為只有各功能模塊工作正常后，才能保證整機的運行正確。二、總體設計方案 (1) 復雜模型機的邏輯框圖 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，控制ALU的運算，PC加一，并且從RAM中取出數(shù)據(jù)運算，運算后再把結果通過數(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 復雜模型計算機邏輯框圖用框圖語言表示模型機的指令執(zhí)行流程圖2 模型計算機邏輯框圖 三、數(shù)據(jù)格式和尋址方式的設計數(shù)據(jù)格式模型機規(guī)定采用定點補碼表示法表示數(shù)據(jù)，且字長為８位，其格式如下： ７６５４３２１０符號尾 數(shù)其中第 7 位為符號位，相對于十進制數(shù)值表示范圍是：－2 7163。X163。2 7－1。 模型機的尋址方式、操作數(shù)的尋址就是尋找形成操作數(shù)在主存中的地址的方法。設指令格式如下：操作碼（OP） 尋址特征 形式地址形式地址（D）：指令地址字段中給出的地址。 有效地址（EA）：形式地址經(jīng)過一定計算而得到的操作數(shù)的實際地址。 常用尋址方式如下： (1)隱含尋址：指令中不指出操作數(shù)的地址，而是隱含在累加器或堆棧等，由它們給出操作數(shù)。 (2)立即尋址：指令的地址字段指出的不是操作數(shù)的地址，而是操作數(shù)本身。即數(shù)據(jù) data = D。 (3) 直接尋址：操作數(shù)的地址直接在指令中給出，即操作數(shù)的有效地址為 EA = D。 (4)間接尋址：指令的形成地址 D 在主存相應單元中的內容是操作數(shù)的地址，即操作數(shù)的有效地址為 EA =（D）。 (5)寄存器尋址：指令中給出的是寄存器號 R，操作數(shù)就是寄存器中的內容，即 data=（R）。 (6) 寄存器間接尋址：指令中給出的是寄存器號 R，而操作數(shù)的地址就是寄存器中的內容，即 EA =（R）。 (7)相對尋址：操作數(shù)地址為程序計數(shù)器 PC 中的內容與指令中給出的地址偏移量 D 之 和，位移量 D 通常以補碼形式給出，可正可負。即 EA=（PC）+D。 (8) 基址尋址：操作數(shù)地址為基址寄存器中的內容與指令中給出的地址偏移量 D 之和，即 EA=（R）基址 +D(9)變址尋址：操作數(shù)地址為變址寄存器中的內容與指令中給出的地址偏移量 D 之和， 指令格式(p107115)由于本模型機機器字長只有8位二進制長度，故使用單字長指令和雙字長指令。根據(jù)要求,設計該
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