复杂模型机组成原理课程设计报告2Word下载.docx

1、四、实验步骤 61.设计微程序流程图 62.微指令格式 73.微程序代码表 74.转换格式 85.微程序控制框图 96.微程序控制实现 9四、系统测试及实验截图 11五、总结 141、课程设计目的和意义经过一系列硬件课程如计算机原理的学习及相关实验后，综合应用所学理论知识解决实际设计和应用问题，进行一个综合的系统的实验。培养实际动手能力，进一步提高硬件设计能力。培养实事求是和严肃认真的工作态度。通过设计过程，熟悉和掌握微机系统的硬件设计方法、设计步骤，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。二、复杂模型机的设计与实现

2、内容1.数据格式 模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为8位，其格式如下：其中第7位为符号位，数值表示范围是：1X1。2.指令格式模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、存数指令、取数指令、转移指令和停机指令。1 算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODERsRd其中，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器。 2 访问指令及转移指令模型机设计2条访问指令：即存数STA、取数LDA；2条转移指令：即无条件转移JMP、有进位转移指令BZC。指令格式为：0 0

3、MD其中，OP-CODE 为操作码，RD为目的寄存器地址（LDA、STA 指令使用）。D为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：寻址方式有效地址说明00011011E=DE=（D）E=（R2）+DE=（PC）+D直接寻址间接寻址R2变址寻址相对寻址本模型机规定变址RI指定为寄存器R2。3 I / O指令 输入IN和输出OUT指令采用单字节指令，其格式如下：addr其中，addr=01时，选中输入数据开关组KD0KD7作为输入设备，addr=10时，选中2位数码管作为输出设备。4 停机指令 指令格式如下：7 6 5 4 3 2 1 0HALT指令，用于实现停机操作。3.指令系统本模型机共

4、有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。表2-1列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。表2-1三、总体设计1.数据通图复杂模型机的数据通路框图如图3-1所示。根据复杂模型机的硬件电路设计机器指令，再根据机器指令要求，设计微程序流程图及微程序，最后形成16进制文件。图3-12.时序系统图复杂模型机的时序系统图如图3-2所示。图3-23.时序波形图复杂模型机的时序波形图如图3-3所示。图3-34.起停控制电路图复杂模型机的起停控制电路图如图3-4所示。图3-4四、实验步骤1. 设计微程序流程图本实验模型机机设计的微指令流程图，如图

5、4-1所示。图4-12.微指令格式本实验模型机机设计的微指令格式，如表4-1所示。表4-1A字段 B字段 C字段3.微程序代码表根据微程序流程图和微指令格式设计微程序代码表，如表4-2所示。表4-24.转换格式根据微程序代码表转换为16进制的微程序。微程序：$M00018108 $M0101ED82 $M0200C050 $M0300A004 $M0400E0A0 $M0500E006 $M0600A007 $M0700E0A0 $M0801ED8A $M0901ED8C $M0A00A03B $M0B018001 $M0C00203C $M0D00A00E $M0E01B60F $M0F95

6、EA25 $M1001ED83 $M1101ED85 $M1201ED8D $M1301EDA6 $M14001001 $M15030401 $M16018001 $M173D9A01 $M18019201 $M1901A22A $M1A01B22C $M1B01A432 $M1C01A233 $M1D01A436 $M1E318237 $M1F318239 $M20009001 $M21028401 $M2205DB81 $M230180E4 $M24018001 $M2595AAA0 $M2600A027 $M2701BC28 $M2895EA29 $M2995AAA0 $M2A01B42

7、B $M2B959B41 $M2C01A42D $M2D65AB6E $M2E099A01 $M2F019A01 $M30E7B239 $M3101DB81 $M32F59A01 $M3301B435 $M3405DB81 $M35E99B41 $M360D9A01 $M37298838 $M38019801 $M3919883A $M3A019801 $M3B070A08 $M3C068A09 $M3DE7B239 $M3EE7B239 $M3F0000005.微程序控制框图本实验模型机机设计的微程序控制框图，如图4-2所示。图4-26.微程序控制实现本实验模型机机设计的微程序控制实现，如图

8、4-3所示。图4-3四、系统测试及实验截图 设计机器指令程序如下，对所设计的复杂模型机进行测试，如表4-3所示。表4-3内存地址（十六进制）汇编指令机器指令注释二进制十六进制代码段IN 01,R00100010044Switch R0,（switch输入FDH，即R0=FDH） IN 01,R20100001046Switch R2,（switch输入FDH，即R2=FBH）02CLR R101110001710R103ADC R0,R21001001092R0+R2+CYR2（FDH+FBH相加有进位，相加后R2=F8H）04BZC 01,22000111001C带条件跳转到（20H）单元，

9、使用间接寻址方式05001000102206 RRC R2，R111101001E9R2循环节CY右转移后R1（此时R1=FC）07LDA 11,23，R10011000131取数R1，使用相对寻址方式（D+PC）R1（R1=FF）08001000112309DEC R010110000B0Ro-1R0（R0=FC）0ASBC R0,R110100001A1R0-R1-CY R1（R1=FD）0BRLC R1,R011110100F4R1循环节CY左移后R0（此时R0=FB）0CJMP 00,0E00001000无条件转移，直接跳转到（0E）地址0D000011100EMOV R0,R1100

10、0000181R0R1（R1=FB）OFCOM R211010010D2R2取反R2（R2=07）OR R0,R211000010C2R0R2R2 （R2=FF）STA 11,0A,R10010010125R1（E）,使用变址寻址 方式120000101013OUT R10101100159R1FB14HALT0110000060停机数据段552CFF将机器指令编辑成十六进制的格式如下：程序：$P0044 $P0146 $P0271 $P0392$P041C $P0522 $P06E9 $P0731$P0823 $P09B0 $P0AA1 $P0BF4$P0C08 $P0D0E $P0E81

11、$P0FD2$P10C2 $P1125 $P120A $P1359$P1460 $P2206连接线路后形成的数据通路图，如图4-4所示图4-4使用相对寻址方式进行取数操作，并将结果放到R1 中，实验过程如图4-5所示图4-5将R1和R0的值交换，如图4-6所示图4-6五、总结这次实验是在我们三个组员的共同努力下完成的，通过这个课程的设计，我们不仅对以往学习的东西有了更加深刻的了解和掌握，也体会到了一个团队相互帮助和合作的重要性。在实验进行过程中，也出现了一些问题，在输入微程序和测试程序时比较费力，有时候一个指令的执行错误就要从头开始重新执行。再一个就是找错的时候需要非常的细心，各个方面的问题都要考虑到。比如说微程序本身有没有错，程序有没有写错，格式是否正确，最后还有考虑到插线或者导线的问题。经过这次试验，我们深深的感到团队合作的重要，以及在困难面前冷静思考的好处，也感谢牟老师的悉心指导，是我们加强了对计算机组成结构特别是控制器的设计的认识与掌握。