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計算機組成原理課程設計報告

班級： 班 姓名： 學號：

完成時間：

一、課程設計目的

1．在實驗機上設計實現機器指令及對應的微指令(微程序)并驗證，從而進一步掌握微程序設計控制器的基本方法并了解指令系統與硬件結構的對應關系；

2．通過控制器的微程序設計，綜合理解計算機組成原理課程的核心知識并進一步建立整機系統的概念；

3．培養綜合實踐及獨立分析、解決問題的能力。

二、課程設計的任務

針對COP2000實驗儀，從詳細了解該模型機的指令/微指令系統入手，以實現乘法和除法運算功能為應用目標，在COP2000的集成開發環境下，設計全新的指令系統并編寫對應的微程序；之后編寫實現乘法和除法的程序進行設計的驗證。

三、 課程設計使用的設備(環境)

1．硬件

COP2000實驗儀

PC機

2．軟件

COP2000仿真軟件

四、課程設計的具體內容(步驟)

1．詳細了解并掌握COP 2000模型機的微程序控制器原理，通過綜合實驗來實現

該模型機指令系統的特點：

總體概述：

COP2000模型機包括了一個標準CPU所具備所有部件，這些部件包括：運算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移門L、直通門D、右移門R、寄存器組R0-R3、程序計數器PC、地址寄存器MAR、堆棧寄存器ST、中斷向量寄存器IA、輸入端口IN、輸出端口寄存器OUT、程序存儲器EM、指令寄存器IR、微程序計數器uPC、微程序存儲器uM，以及中斷控制電路、跳轉控制電路。其中運算器和中斷控制電路以及跳轉控制電路用CPLD來實現，其它電路都是用離散的數字電路組成。微程序控制部分也可以用組合邏輯控制來代替。

模型機為8位機，數據總線、地址總線都為8位，模型機的指令碼為8位，根據指令類型的不同，可以有0到2個操作數。指令碼的最低兩位用來選擇R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令碼做為微地址來尋址微程序存儲器，找到執行該指令的微程序。而在組合邏輯控制方式中，按時序用指令碼產生相應的控制位。在本模型機中，一條指令最多分四個狀態周期，一個狀態周期為一個時鐘脈沖，每個狀態周期產生不同的控制邏輯，實現模型機的各種功能。模型機有24位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運算器的運算功能，存儲器的讀寫。

模型機的缺省的指令集分幾大類： 算術運算指令、邏輯運算指令、移位指令、數據傳輸指令、跳轉指令、中斷返回指令、輸入/輸出指令。

模型機的尋址方式

表1 模型機的尋址方式

模型機的尋址方式

尋址方式說明

指令舉例

指令說明

累加器尋址

操作數為累加器A

CPL A

將累加器A的值取反

隱含尋址累加器A

OUT

將累加器A的值輸出到輸出端口寄存器OUT

寄存器尋址

參與運算的數據在R0-R3的寄存器中

ADD A,R0

將寄存器R0的值加上累加器A的值，再存入累加器A中

寄存器間接尋址

參與運算的數據在存儲器EM中，數據的地址在寄存器R0-R3中

MOV A,@R0

將寄存器R0的值作為地址，把存儲器EM中該地址的內容送入累加器A中

存儲器直接尋址

參與運算的數據在存儲器EM中，數據的地址為指令的操作數。

AND A,40H

將存儲器EM中40H單元的數據與累加器A的值做邏輯與運算，結果存入累加器A

立即數尋址

參與運算的數據為指令的操作數。

SUB A,#10H

從累加器A中減去立即數10H，結果存入累加器A

COP2000模型機指令的最低兩位(IR0和IR1)用來尋址R0~R3四個寄存器；IR2和IR3與ELP微控制信號，Cy和Z兩個程序狀態信號配合，控制PC的置數即程序的轉移。各種轉移的條件判斷邏輯如下所示：

PC 置數邏輯

當ELP=1時，不允許PC被預置

當ELP=0時

當IR3=1時，無論Cy和Z什么狀態，PC被預置

當IR3=0時

若IR2=0，則當Cy=1時PC被預置

若IR2=1，則當Z=1時PC被預置

本模型機時序控制采用不定長機器周期的同步控制方式，一條指令最多分四個節拍。

系統提供的默認指令系統包括以下7類指令：

算術運算指令：

邏輯運算指令：

數據傳輸指令：

跳轉指令：

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, #I

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机原理课程设计陈宏,东北大学计算机组成基础原理课程教学设计.doc的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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