计算机组成原理_课程设计报告.doc
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下载可编辑计算机组成原理课程设计报告班：计算机 班 姓名： 学号： 完成时间： 1.设计实现机器指令和相应的微指令（微程序）并验证，进一步掌握微程序设计控制器的基本方法，了解指令系统与硬件结构的对应关系；2。通过控制器的微程序设计，综合了解计算机组成原理课程的核心知识，进一步建立整机系统的概念；3.培养综合实践、独立分析和解决问题的能力。二、课程设计任务针对COP2000实验仪从详细了解模型机的指令/微指令系统入手，实现乘法和除法操作功能COP在2000年的综合开发环境中，设计新的指令系统，编写相应的微程序；然后编写乘法和除法程序进行设计验证。三、 1.硬件l COP2000实验仪l PC机2．软件l COP2000模拟软件4.课程设计的具体内容(步骤)1.详细了解和掌握COP 微程序控制器原理为2000模型机，模型机指令系统的特点通过综合实验实现：1。模型机的整体结构 COP2000模型机包括一个标准CPU所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3.程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，中断控制电路，跳转控制电路。操作员、中断控制电路和跳转控制电路CPLD其他电路由离散的数字电路组成。操作员、中断控制电路和跳转控制电路CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。 模型机为8位机，数据总线和地址总线为8位，但其工作原理与16位机相同。 根据指令类型的不同，模型机的指令码为8位，可以有0到2个操作数。最低两位指令码用于选择R0-R3.在微程序控制模式下，用指令码作为微程序存储器找到执行指令的微程序。在组合逻辑控制模式中，指令码按时产生相应的控制位。在本模型机中，一个指令最多分为四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有24个控制位来控制寄存器的输入和输出，选择计算器的计算功能和存储器的读写。2. 模型机寻址方式 模型机有五种寻址方式： 累加器寻址： 累加器是操作数A，例如“CPL A将累加器A值取反，有些指令隐含寻址累加器A，例如“OUT将累加器A的值输出到输出端口寄存器OUT。 寄存器搜址： 参与运算的数据在R0-R在3的寄存器中，例如 “ADD A，R指令是寄存器R0的值加上累加器A的值，然后存储在累加器A中。 存储器间接搜索：存储器中参与运算的数据EM寄存器中的数据地址R0-R3中，例如 “MOV A，@R指令是寄存器R1的值作为地址，存储器EM将该地址的内容发送到累加器A。 存储器直接搜索：存储器中参与运算的数据EM中，数据的地址为指令的操作数。例如“AND A，40H指令是存储器EM中40H单元的数据与累加器A的值进行逻辑和操作，结果存储在累加器中A。 立即数寻址： 参与操作的数据是指令的操作数。例如 “SUB A，#10H从累加器A中减去即时数10H，结果存储在累加器中A。3. 模型机指令集 缺少模型机的指令分为几类： 算术操作指令、逻辑操作指令、移位指令、数据传输指令、跳转指令、中断返回指令、输入/输出指令。算术操作指令：逻辑操作指令：数据传输指令：跳转指令：ADD A, R? ADD A, @R? ADD A, MM ADD A, #II ADDC A, R? ADDC A, @R? ADDC A, MM ADDC A, #II SUB A, R?SUB A, @R? SUB A, MM SUB A, #II SUBC A, R? SUBC A, @R? SUBC A, MM SUBC A, #IIAND A, R? AND A, @R? AND A, MM AND A, #II OR A, R?OR A, @R? OR A, MM OR A, #IICPL AMOV A, R? MOV A, @R? MOV A, MM MOV A, #II MOV R?, A MOV @R?, AMOV MM, A MOV R?, #IIJC MM JZ MM JMP MMCALL MM RET移位指令：中断返回指令：输入/输出指令：RR A RL A RRC A RLC ARETIREAD MMWRITE MM INOUT4. 模型机指令格式本模型机微指令系统微指令格式的说明等）：1. 模型机的微命令总体概述是以直接表示法编码的，其特点是操作控制字段中的每个代表一个微命令。该方法的优点是简单直观，其输出直接用于控制。该方法的优点是简单直观，其输出直接用于控制。缺点是微指令字长，因此控制存储容量大。2. 模型机微指令格式3. 模型机有24个控制位来控制寄存器的输入和输出，选择计算器的计算功能和存储器的读写。微程序控制器由微程序提供24个控制信号，微程序地址由指令码提供，即指令码确定24个控制信号。模型机的微指令长度为24位，其中只有微命令字段，没有微地址字段。其中，微命令字段采用直接按位的表示法，个为0，表示选择微操作，微程序地址由指令码指定。24位控制位分别介绍如下： XRD ： 外部设备读取信号，当给出外设地址时，从指定的外设读取数据。 EMWR： 程序存储器EM写信号。 EMRD： 程序存储器EM读信号。 PCOE： 程序计数器PC将值送到地址总线ABUS上。EMEN： 程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR和EMRD决定是将DBUS数据写到EM中，还是从EM读数据发送DBUS。 IREN： 程序存储器EM读取的数据输入指令寄存器IR和微指令计数器uPC。 EINT： 清除中断响应和中断请求标志，方便下次中断。 ELP： PC输入允许和指令寄存器IR3、IR控制程序跳转的两位组合。 MAREN：将数据总线DBUS数据输入地址寄存器MAR。 MAROE：地址寄存器MAR将值送到地址总线ABUS上。 OUTEN：将数据总线DBUS数据发送到输出端口寄存器OUT里。 STEN： 将数据总线DBUS数据存储在堆栈寄存器中ST中。 RRD： 读寄存器组R0-R3，寄存器R?选择由最低两位指令决定。 。省略部分。F210809EM=08,IR=08R0=03RR R12129FFF7F7FFF8BFCBFFFF2228292AEM=29,IR=29R1=20,A=20R1=10RLC R2222EFFF7F7FFFADFCBFFFF232C2D2EEM=2E,IR=2ER2=02,A=02R2=04JMP B0234815C6FFFFCBFFFF24154849EM=48,IR=48EM=15MOV A,R3150FFFF7F7CBFFFF160C0DEM=0F,IR=0FR3=04,A=04SUB A,R11619FFF7EFFFFE91CBFFFF1718191AEM=19,IR=19R1=10,W=10A=F4JZ C117442FC6FFFFCBFFFF18194445EM=44,IR=44EM=2FMOV A,R0190CFFF7F7CBFFFF1A0C0DEM=0C,IR=0CR0=03,A=03SUB A,R11A19FFF7EFFFFE91CBFFFF1B18191AEM=19,IR=19R1=10,W=10A=F3JC B11B401FC6FFFFCBFFFF1C1F4041EM=40,IR=40EM=1FADD A,R11F15FFF7EFFFFE90CBFFFF20141516EM=15,IR=15R1=10,W=10A=03MOV R0,A2008FFFB9FCBFFFF210809EM=08,IR=08R0=03RR R12129FFF7F7FFF8BFCBFFFF2228292AEM=29,IR=29R1=10,A=10R1=08RLC R2222EFFF7F7FFFADFCBFFFF232C2D2EEM=2E,IR=2ER2=04,A=04R2=09JMP B0234815C6FFFFCBFFFF24154849EM=48,IR=48EM=15MOV A,R3150FFFF7F7CBFFFF160C0DEM=0F,IR=0FR3=04,A=04SUB A,R11619FFF7EFFFFE91CBFFFF1718191AEM=19,IR=19R1=08,W=08A=FCJZ C117442FC6FFFFCBFFFF18194445EM=44,IR=44EM=2FMOV A,R0190CFFF7F7CBFFFF1A0C0DEM=0C,IR=0CR0=03,A=03SUB A,R11A19FFF7EFFFFE91CBFFFF1B18191AEM=19,IR=19R1=08,W=08A=FBJC B11B401FC6FFFFCBFFFF1C1F4041EM=40,IR=40EM=1FADD A,R11F15FFF7EFFFFE90CBFFFF20141516EM=15,IR=15R1=08,W=08A=03MOV R0,A2008FFFB9FCBFFFF210809EM=08,IR=08R0=03RR R12129FFF7F7FFF8BFCBFFFF2228292AEM=29,IR=29R1=08,A=08R1=04RLC R2222EFFF7F7FFFADFCBFFFF232C2D2EEM=2E,IR=2ER2=09,A=09R2=13JMP B0234815C6FFFFCBFFFF24154849EM=48,IR=48EM=15MOV A,R3150FFFF7F7CBFFFF160C0DEM=0F,IR=0FR3=04,A=04SUB A,R11619FFF7EFFFFE91CBFFFF1718191AEM=19,IR=19R1=04,W=04A=00JZ C117442FC6FFFFCBFFFF182F4445EM=44,IR=44EM=2FNOT R22F22FFF7F7FFFB9ECBFFFF30202122EM=22,IR=22R2=13,A=13R2=ECAND R2,#0FH301E0FC7FFEFFFF7F7FFFB98CBFFFF31321C1D1E1FEM=1E,IR=1EEM=0F,W=0FR2=EC,A=ECR2=0CENDP323CCBFFFF333CEM=3C,IR=3CJMP L334833C6FFFFCBFFFF34334849EM=48,IR=48EM=337.设计结果表明调试操作程序是否有问题，指令/微指令系统设计是否有重新调整？请在这里体说明。调试程序时除法加减交替法在循环过程中出现错误；寄存器选择有误；实现余负商0余正商1。五、本次课程设计的总结体会(不少于200字) 主要总结学到的具体知识、方法及设计中的切身体会；包括列出在设计的各个阶段出现的问题及解决方法。在本次课程设计中我受益良多，以前实验中累积的很多疑问都得以解答，其中最重要的是清楚了如何分配硬件资源、设计的新的指令集在程序运行过程中如何具体实现期望目标。在实现乘法和除法的过程中，我学习了如何正确熟练的运用“加法-移位”算法和“加减交替”算法，并深刻认识了如何正确运用逻辑移位和带进位移位，以及二者的区别。这对于实现除法、得到商并控制商的位数起到了巨大的作用。而在仿真和调试过程中，我也清楚的认识到仿真和硬件存在区别，设计的最终成果只有在硬件上可实现才算完成。 .专业.整理. 关 键 词： 设计 组成 报告 课程 原理 计算机
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