武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书
武汉理工大学
课 程 设 计
课程名称 计算机组成原理
设计题目 模型机设计与实现
班 级 软件工程 1101班 学 号 姓 名 指导教师 日 期 2013年7月5日
武汉理工大学《计算机组成原理》课程设计说明书
课程设计任务书
学生姓名： 专业班级： 软件工程1101 指导教师： 工作单位： 计算机学院
题 目: 基本模型机设计与实现 初始条件：
1.完成<<计算机组成原理>>课程教学与实验 2.TD-CMA计算机组成原理教学实验系统
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1.掌握复杂指令系统计算机的微控制器功能与结构特点 2.熟悉TD-CMA教学实验系统的微指令格式 3.设计五条机器指令,并编写对应的微程序
4.在TDN-CMA教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果 5.建立复杂指令系统计算机的整机概念模型
时间安排：
1.第19周周1(7月1日):全体集中讲解课程设计原理与方法 2.第19周周1～5(7月1～5日):分班实验,调试机器指令程序
指导教师签名： 田小华 2013年 6 月 30 日
系主任（或责任教师）签名： 2013 年 6 月 30 日
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目录
1.课程设计目的...........................................................1
2.课程设计准备...........................................................1
3.课程设计内容...........................................................1 3.1课程设计原理........................................................1 3.2课程设计机器指令....................................................2 3.3微指令格式..........................................................2 3.4数据通路图..........................................................3 3.5微程序流程图........................................................3 3.6微指令二进制微代码表................................................4 3.7机器指令程序........................................................5
4.实验步骤...............................................................5 4.1实验接线............................................................5 4.2写入实验程序........................................................6 4.3运行程序............................................................8
5.程序运行结果界面截图...................................................9
6.课程设计总结...........................................................10 6.1给出每条机器指令的微程序...........................................10 6.2课程设计心得、经验教训及注意事项...................................11
7.基本模型机及8位ALU和外围电路连接原理图设计..........................13
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1．课程设计目的：掌握计算机功能模块的原理和关系,建立计算机整机概念 2．课程设计设备：TDN-CM计算机组成原理实验系统,排线若干 3．课程设计内容 3.1课程设计原理
本次课程设计实现一个简单的CPU，由此构建一个简单模型计算机。CPU由ALU、微控制器（MC）、通用寄存器（R0），指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器(AR)组成，如图5-1-1所示。
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该CPU在写入相应的微指令后，就具备执行机器指令的功能。在CPU基础上，增加一个主存和基本的输入输出部件，构成一个简单的模型计算机。
3.2 课程设计采用五条机器指令:IN,ADD,OUT,JMP,HLT,对应的源程序内容如下: 地 址 内 容 助 记 符 说 明 0000 0000 0010 0000 ； START：IN R0 学号→R0 0000 0001 0000 0000 ； ADD R0, R0 R0+ R0 →R0 0000 0010 0011 0000 ； OUT R0 R0→LED 0000 0011 1110 0000 ； JMP START 跳转至00地址 0000 0100 0000 0000 ；
0000 0101 0101 0000 ； HLT 停机
指令码中高4位位操作码，JMP为双字节指令，其余为单字节指令。微控制器实验的指令是手动给出的，现在要求CPU自动从存储器读取机器指令并执行。
3.3 微指令格式
课程设计在微控制器实验的基础上，增加了PC、AR和主存，在微指令中应增加相应的控制位，其微指令格式见表5-1-1。
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