大连海事大学
课程设计报告
课程名称：计算机组成原理课程设计 成 员：
2220123832 张天夫 2220123917 陈绵偕
设计时间：2014年8月25日至9月5
日 考核记录及成绩评定
题目 完成的主要工作 ·从理解指令、寄存器及I/O译码器的电路开始，逐步理清了数据通路框图中各元件的功能及协同工作过程。 ·通过复习课本知识，掌握了指令的执行过程，进而设计出了十余条微指令，并设计出了三条新指令。又通过三个程序验证了指令的正确性及实用性。 ·把微指令流程图中标出的寻址方式理解了，并自主设计了一种新的操作数寻址方式实现的指令。 ·成功连接了实验电路图，并执行了所设计的程序，排查了硬件故障问题。 成员分工 张天夫： 深入研究复杂模型机的原理和微指令，深入了解微指令的设计过程。根据实验教程的电路图连线，检测电路；连接电脑，进行累加求和实验。、 根据微指令的设计原理，设计同或运算、逻辑右移的微指令流程，重新设计指令操作码。并设计可以验证新指令的两个程序。 陈绵偕： 设计寄存器间接寻址求和，修改微指令流程，设计寄存器间接寻址求和运算程序，排查电路箱偶尔的硬件故障，撰写设计报告。 思考实验任务书上设留的一些问题，通过复习查找课本及上网查阅资料做好验收实验的准备 综合评语（设计方案、实践环节、问题解答、设计报告） 成绩 2220123832 张天夫 复杂模型机设计 2220123917 陈绵偕
目录
1．设计任务与要求 --------------------------------------------- 1 1.1 课程设计的背景及目的------------------------------------- 1 1.2 课程设计的任务------------------------------------------ 1 1.3 实验设备------------------------------------------------ 1 2．设计方案----------------------------------------------------- 1
2.1计算机整体结构 ----------------------------------------- 2
2.2存储器结构 -------------------------------------------- 2
2.3运算器结构 -------------------------------------------- 3
2．3.1 运算器原理 --------------------------------------- 3 2.3.2 ALU及外围电路 ------------------------------------ 4 2.4 微程序控制器结构 -------------------------------------- 6
2.5 输入输出设备结构 ---------------------------------------- 8 2.6复杂模型机预期功能 ------------------------------------- 9 3.详细设计 ---------------------------------------------------- 9 3.1指令设计-------------------------------------------------- 9 3.2 指令格式 ------------------------------------------------ 9 3.3指令系统 ----------------------------------------------- 11
3.4译码原理----------------------------------------------- 12 3.5微程序流程图-------------------------------------------- 13 3.6微指令格式 ----------------------------------------------15 3.7微指令格式 --------------------------------------------= 15
3.8微指令设计结果 -------------------------------------- 16 4．设计结果及分析 -------------------------------------------- 17 4.1累加求和的设计结果 ------------------------------------- 17 4.2同或算法，并将结果缩小一倍 --------------------------- 21 4.3改进的寄存器间接寻址求和 ----------------------------- 23 4.4设计结果截图 ------------------------------------------- 27
4.4.1累加求和的设计结果 ---------------------------- 27 4.4.2 同或运算的设计结果 --------------------------- 29 4.4.3寄存器间接寻址求和的设计结果 -------------------31
5．成员分工及工作情况 ---------------------------------------- 33 6. 实验总结 -------------------------------------------------- 33
6.1收获与体会 ------------------------------------------- 33 6.2遇到和问题和解决方法 -----------------------------------34 6.3技术实现技巧和创新点 ---------------------------------- 34 6.4作品存在的问题和改进设想 ----------------------------- 34 附录1 电路原理图 ---------------------------------------------- 36 附录2: 源程序及程序注释---------------------------------------- 28 附录3: 使用元器件一览表 ---------------------------------------- 40 附录4 、参考文献 ----------------------------------------------- 43
1 设计任务与要求
1.1 课程设计的背景及目的
“计算机组成原理课程设计”是计算机科学与技术专业的学生在修完“计算机组成原理”课程之后，必须完成的实验环节。本课程设计是在完成计算机组成原理分解实验的基础上，来进行模型计算机的整机实验。通过模型机的设计、组装和调试，连贯运用“计算机组成原理”课学到的知识，建立计算机整机的概念，加深对计算机“时空” 概念的理解，掌握设计和调试计算机的基本步骤和方法，提高应用集成电路的基本技能，培养和提高学生独立工作的能力、分析问题和解决问题的能力。
1.2 课程设计的任务
1.掌握常用的集成电路芯片的工作原理、特性和应用；
2.按现有实验室提供的条件，设计模型计算机的结构，组成，数据格式、指
令系统、微指令系统；
3．设计一个具有微程序控制器的计算机系统；
4．在组装调试成功的基础上，整理出设计说明书和其它文件（包括：指令
系统、总体图、整机电路逻辑图、元件排列图、操作流程图、操作时间表、微指令格式和微程序），撰写要简明扼要、文理通顺、图表清晰、结论正确的课程设计总结报告。
1.3 实验设备
PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。
2 、设计方案
2.1计算机整体结构
冯诺依曼体系结构采用二进制形式表示数据和指令，数字计算机的硬件是由五大部分组成，它包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备等。在电子计算机里，相当于算盘功能的部件叫做运算器；具有“记忆功能”的部件叫做存储器；把原始信息送入到计算机或者把运算结果显示出来的设备叫做 输入设备或输出设备；能自动控制整个计算过程的叫做控制器。
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