复杂模型机组成原理.docx
- 文档编号:6981295
- 上传时间:2023-05-10
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:210KB
复杂模型机组成原理.docx
《复杂模型机组成原理.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《复杂模型机组成原理.docx(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
复杂模型机组成原理
摘要
随着科技的日益发展,计算机行业成长迅速,为了更好的使用计算机,了解它的运行过程至关重要。
本课程设计利用EL-JY-II型计算机组成原理实验系统以及若干排线,连线设计完成了一个复杂模型机的组成,模拟计算机的运行过程。
课程设计中构造了一个指令系统,实现了比较完整的模型机功能。
关键词:
计算机模型机指令
目录
第1章绪论1
1.1设计目的1
1.2设计意义1
1.3课程设计的主要内容和要求1
1.4实验的环境1
第2章系统设计与实现2
2.1模型机结构框图2
2.2工作原理3
2.2.1数据格式3
2.2.2指令格式3
2.2.3指令系统5
2.2.4设计微代码6
2.2.5实验微代码8
2.3程序代码9
2.4实验内容介绍10
2.5系统实现步骤10
2.6测试用例13
2.7硬件连线图14
第3章总结15
参考文献16
第1章绪论
1.1课程设计的背景和意义
1.1.1课程设计的目的
综合运用运算器、控制器、存储器、输入输出系统、总线等部件和辅助电路,完成一个较完整的模型计算机设计和实现(包括硬件和软件)。
1.1.2课程设计的意义
通过课程设计对计算机组成和系统结构的基础知识进行全面的掌握,培养独立分析、研究、开发和综合设计能力。
1.2课程设计环境与设备
利用EL-JY-II型计算机组成与系统结构实验系统。
系统采用“基板+扩展板(CPU板)”形式;系统公共部分如数据输入/输出和显示、单片机控制、与PC机通讯等电路放置在基板上,微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路放置在扩展板上。
1.3课程设计地点
图书馆五楼嵌入式实验室
第2章指令系统概述
本系统共有十四条基本指令,其中算术逻辑指令8条,访问内存指令和程序控制指令4条,输入输出指令2条。
如表2-1所示:
表2-1微指令表
汇编符号
指令的格式
功能
MOVrd,rs
ADDrd,rs
SUBrd,rs
INCrd
ANDrd,rs
NOTrd
RORrd
ROLrd
rs→rd
rs+rd→rd
rd-rs→rd
rd+1→rd
rs∧rd→rd
对rd求反
rd循环右移
rd循环左移
MOV[D],rd
MOVrd,[D]
rd→[D]
[D]→rd
MOVrd,D
JMPD
D→rd
D→PC
INrd,KIN
OUTDISP,rd
KIN→rd
rd→DISP
第3章微指令代码
3.1微代码设计
3.1.1存储器读操作(MRD)
拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后,指令译码输入CA1、CA2为“00”时,按“单步”键,可对RAM连续读操作。
3.1.2存储器写操作(MWE)
拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后,指令译码输入CA1、CA2为“10”时,按“单步”键,可对RAM连续写操作。
3.1.3启动程序(RUN)
拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后,指令译码输入CA1、CA2为“11”时,按“单步”键,即可转入到第01号“取指”微指令,启动程序运行。
本系统设计的微程序字长共24位,其控制位顺序如表3-1所示:
表3-1微代码控制位顺序表
24
23
22
21
20
19
18
17
16
151413
121110
987
6
5
4
3
2
1
S3
S2
S1
S0
M
Cn
WE
1A
1B
F1
F2
F3
uA5
uA4
uA3
uA2
uA1
uA0
F1、F2、F3三个字段的编码方案如表3-2所示:
表3-2编码方案表
F1字段
F2字段
F3字段
151413
选择
121110
选择
987
选择
000
LDRi
000
RAG
000
P1
001
LOAD
001
ALU-G
001
AR
010
LDR2
010
RCG
010
P3
011
自定义
011
自定义
011
自定义
100
LDR1
100
RBG
100
P2
101
LAR
101
PC-G
101
LPC
110
LDIR
110
299-G
110
P4
111
无操作
111
无操作
111
无操作
微程序流程图如下图所示。
图3-1微程序流程图
第4章实验微代码
实验微代码如表4-1所示:
表4-1微代码表
微地址(8进制)
微地址(2进制)
微代码(16进制)
00
000000
007F88
01
000001
005B42
02
000010
016FFD
06
000110
015FE5
07
000111
015FE5
10
001000
005B4A
11
001001
005B4C
12
001010
014FFB
13
001011
007FC1
14
001100
01CFFC
20
010000
005B65
22
010010
005B47
23
010011
005B46
24
010100
007F15
25
010101
02F5C1
27
010111
018FC1
30
011000
0001C1
31
011001
0041EA
32
011010
0041EC
33
011011
0041F2
34
011100
0041F3
35
011101
0041F6
36
011110
3071F7
37
011111
3001F9
40
100000
0379C1
41
100001
010FC1
42
100010
011FC4
45
100101
007F20
52
101010
0029EB
53
101011
9403C1
54
101100
0029ED
55
101101
6003C1
62
110010
0003C1
63
110011
0025F5
65
110101
B803C1
66
110110
0C03C1
67
110111
207DF8
70
111000
000DC1
71
111001
107DFA
72
111010
000DC1
73
111011
06F3C8
74
111100
FF73C9
75
111101
016E10
第5章程序代码
本次课设机器指令如下表5-1所示:
表5-1机器指令
地址(十六进制)
机器指令(十六进制)
助记符
说明
00H
01H
02H
03H
04H
05H
06H
07H
08H
09H
0AH
0048H
0049H
00F0H
00E5H
0094H
00B0H
00D0H
0082H
0046H
0008H
0000H
INAx,KIN
INBx,KIN
ROLAx
RORBx
ADDAx,Bx
INCAx
NOTAx
MOVCx,Ax
OUTDISP,Cx
JMP0000H
输入Ax
输入Bx
Ax循环左移
Bx循环左移
Ax+Bx→Ax
Ax+1→Ax
Ax取反
Ax→Cx
Cx→LED
0000H→PC
第6章课程设计内容
系统完成计算及验证实验结果:
计算公式:
Cx=NOT(2Ax+BX/2+1)。
观察结果值与实验输出值是否相等。
第7章系统实现步骤
系统在联机方式下进行。
步骤如下:
(1)连接硬件系统,电路如图7-1所示。
图7-1硬件连线图
(2)启动实验联机软件,打开实验课题菜单,选中实验课题,打开实验课题参数对话窗口。
微指令操作:
写:
在编辑框中输入微指令程序(格式:
两位八进制微地址+空格+六位十六进制微代码),按“保存”按钮,将微程序代码保存在一给定文件(*.MSM)中;按“打开”按钮,打开已有的微程序文件,并显示在编辑框中;将实验箱上的K4K3K2K1拨到写状态即K1off、K2on、K3off、K4off,其中K1、K2、K3在微程序控制电路,K4在24位微代码输入及显示电路上,然后按"写入"按钮,微程序写入控制存储器电路。
读:
将实验箱上的K4K3K2K1拨到写状态即K1off、K2on、K3off、K4off,在“读出微地址”栏中填入两位八进制地址,按“读出”按钮,则相应的微代码显示在“读出微代码”栏中。
微指令操作界面如图7-2所示。
图7-2微指令操作
打开实验课题参数对话窗口:
机器指令操作。
写:
在编辑框中输入实验用的机器指令程序(格式:
两位十六进制地址+空格+2位或4位十六进制代码),按“保存”按钮,将机器指令程序代码保存在一给定文件(*.ASM)中;按“打开”按钮,打开已有的机器指令程序文件,并显示在编辑框中;将实验箱上的K4K3K2K1拨到运行状态即K1on、K2off、K3on、K4off,拨动“CLR”开关对地址和微地址清零,将表13中的数据以图4形式写入,然后按“写入”按钮,机器指令写入存储器电路。
读:
将实验箱上的K4K3K2K1拨到运行状态即K1on、K2off、K3on、K4off,在“读出指令地址”栏中填入两位十六进制地址,拨动“CLR”开关对地址和微地址清零,然后按“读出”按钮,则相应的指令代码显示在“读出指令代码”栏中。
(3)运行程序
单步:
在运行状态前提下,选择操作-单步,然后拨动“CLR”开关对地址和微地址清零,然后每按一次"单步"按钮,执行一条微指令。
可从实验箱的指示灯和显示LED观察单步运行的结果。
连续:
在运行状态前提下,选择操作-连续,先拨动“CLR”开关对地址和微地址清零,然后按"连续"按钮,可连续执行程序。
可从实验箱的指示灯和显示LED观察连续运行的结果。
停止:
在连续运行程序过程中,可按"停止”按钮暂停程序的执行。
此时地址和微地址并不复位,仍可以从暂停处单步或连续执行。
机器指令操作界面如图7-3,7-4所示:
总结
通过本次课程设计,我系统的了解了模型机的运行过程。
首先把微指令代码写入空存中,再将机器指令写入内存中,从而完成了所设计的计算公式。
设计实验中遇到了很多困难,比如实验器材连接不到计算机上,设计的机器指令不能正常的运行,运行的结果和期望值不一样等。
对于联机,排除机器问题后,一种是我们操作不当,另一种是选择接口错误;对于机器指令不能正常运行,排除机器问题后,是连线中出了差错,特别是该短接的没有短接,例如GUI的短接等;对于运行结果和期望值不一样,一部分因为有些机器不能运行所有的算数逻辑指令,例如减法指令等,另一部分是没有考虑机器能否有存储记忆功能。
参考文献
[1]季福坤.计算机组织与系统结构.北京:
中国水利水电出版社,2010
[2]白中英.计算机组织与结构.北京:
科学出版社,2003
[3]唐硕飞.计算机组成原理.北京:
高等教育出版社,2002
[4]蒋本珊.计算机组成原理.北京:
清华大学出版社,2004
指导教师评语及设计成绩
评语
课程设计成绩:
指导教师:
日期:
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 复杂 模型 机组 原理