计算机组成原理模型机设计与实现

0000 1000 0000 0000 0000 1001

0000 1010 0001 1111 学号为31号同学 0000 1011 求和结果(班号加学号)

2.2数据通路框图

简单的模型计算机是由运算器、控制器、存储器、总线、输入输出和时序产生器组成。在模型机中，我们将要实现RAM的读写指令，寄存器的读写指令，跳转指令，ALU的加、减、与、或指令。把通用寄存器作为累加器A，进行左、右移等指令，整体构成一个单累加器多寄存器的系统。如图1所示：

图1数据通路框

2.3 微指令格式

当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，如图2所示：

图2 微指令格式

2.4 微程序流程图

微程序流程图如图3所示：

图3 微程序流程

2.5微指令二进制代码表

八进制 微地址 00Q 01Q 02Q 03Q 04Q 05Q 06Q 07Q 10Q 表1 微指令二进制代码表 二 进 制 格 式 S3 S2 S1 S0 M CnWEA9A8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 A 000 110 100 110 011 010 001 110 001 B 000 110 000 000 000 001 101 000 000 C 100 110 001 000 000 000 000 000 000 μA5～μA0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 11Q 12Q 13Q 14Q 15Q 16Q 17Q 20Q 21Q 22Q 23Q 24Q 25Q 26Q 27Q 30Q 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 110 110 110 110 000 110 010 110 110 010 000 010 000 101 000 000 110 110 110 110 001 000 000 110 110 000 000 000 101 000 101 101 110 110 110 110 000 000 000 110 110 100 000 000 000 110 000 000 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2.6 实验步骤

2.6.1实验接线图:如下图2-6。（注意：接线过程中不得有任何错误!） 图4 实验接线图 2.6.2操作步骤

⑴ 微控器编程开关拨至RUN,“STEP”→STEP,“STOP”→RUN ⑵ 实验箱利用COM1口与微机连接，实验箱加电，启动微机： ①进入安装实验系统的目录，例如D：\\CMP； ②对实验箱复位；

③桌面上选择:CMP图标，运行CMP.EXE，进入实验运行环境； ④选择转载菜单的装载功能: C:\\TANGDU\\CMP\\SAMPLE\\EX1.TXT ⑤选择数据通路图标：

开关置班号,内存0AH单元置学号 ⑥CLR:1→0→1

⑦运行菜单的连续功能功能，若运行正确，将在“OUTPUT”模块看到十六进制的结果：

班号+学号的和

EX1文本文件内容如下： 机器指令程序：

$P0000 $P0110 $P020A $P0320 $P040B $P0530 $P060B $P0740 $P0800 $P0A01

机器指令对应的微程序：

$M00018110 $M0101ED82 $M0200C048 $M0300E004 $M0400B005 $M0501A206 $M06959A01 $M0700E00D $M08001001 $M0901ED83 $M0A01ED87 $M0B01ED8E $M0C01ED96 $M0D028201 $M0E00E00F $M0F00A015 $M1001ED92 $M1101ED94 $M1200A017 $M15070A01 $M1600D181 $M17070A10 $M18068A11

第三章 实验过程屏幕截图

3.1调试部分截图

图5 数据通路

3.2调试整体图

图6 实验操作界面

3.3运行结果

图7 运行结果

第四章 设计总结

4.1每条机器指令的微程序(十六进制格式)

IN:01Q: 01ED82H 02Q: 00C048H 10Q: 01ED92H ADD:01Q: 01ED82H 02Q: 00C048H 11Q: 01ED94H 03Q: 00E004H 04Q: 00B005H

05Q: 01A206H 06Q: 959A01H STA:01Q: 01ED82H

02Q: 00C048H 11Q: 01ED87H 03Q: 00E00DH 04Q: 028201H OUT:01Q: 01ED82H

02Q: 00C048H 11Q: 01ED8EH 03Q: 00E00FH 04Q: 00A015H 05Q: 070A01H JMP:01Q: 01ED82H

02Q: 00C048H 11Q: 01ED96H 03Q: 00D181H

4.2设计体会

本次课程设计要求我们设计一台微程序控制的模型机，设计基本模型机的指令系统（包括逻辑与，逻辑或，算术加，减运算，输入，输出，转移，传送指令），设计的目的是让我们增加自己的动手能力，真正的达到理论与实际的结合。本次实验大体上分为两步。首先，是连接电路。其次，装载课程设计指导书上设计的程序并测试运行，通过观察运行情况和数据在总线上的流动，了解各功能部件的工作原理和工作机制以及流程图各指令的含义，并装载运行、检验运行结果。

这学期的学习后，让我对计算机的组成有了一个初步的认识，它的内部有很多的奥妙，理论性很强的。在这次课程设计中，我在实验设计中结合理论学了不少东西。因为课程设计是要求将以前在课堂上学的理论知识运用到实际的设计当中去，所以在设计过程中，我碰到各种各样的问题。为了解决这些问题，我仔细认真的去翻阅自己以前学过但是以为已经了解熟悉的东西。这在无形中帮助我加深对所学知识的了