东北大学计算机组成原理课程设计.docx
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1、计算机组成原理课程设计报告班级:09计算机匹班 姓名: 学号:完成时间:2012年1月4日星期三一、课程设计目的1. 在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令(微程序)并验证,从而进一步掌握微程 序设计控制器的基本方法并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,综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机 系统的概念;培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。二、课程设计的任务针对C0P2000实验仪,从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手,以实现乘法和除 法运算功能为应用目标,在C0P2000的集成开发环境下,设计全新的指令系统并编写对应 的微程序;之后编写实现
2、乘法和除法的程序进行设计的验证。三、课程设计使用的设备(环境)硬件C0P2000实验仪PC机1. 软件C0P2000仿真软件四、课程设计的具体内容(步骤)1.详细了解并掌握C0P 2000模型机的微程序控制器原理,通过综合实验来实现总体概述5. 用设计完成的新指令集编写实现无符号二进制乘法、除法功能的汇编语言程序(1)乘法4位乘法的算法流程图与汇编语言程序清单:(2)除法(选作)4位除法的算法流程图与汇编语言程序清单:6. 上述程序的运行情况(跟踪结果)按下表填写描述以上各程序运行情况的内容。按每个程序一张表进行。程序运行的过程汇编指令程序 地址机器码指令说明微程序PCPC运行时寄存器或存储器
3、的值设计结果说明调试运行程序时是否出现问题,是否有重新调整指令/微指令系统设计的情况出现请在 此做具体说明。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。(以上红色字内容为由设计者完成并填写)C0P2000模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件,这些部件包括:运算器ALU、累 加器A、工作寄存器机左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3v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IAv输入端口 IN、输出端口寄存器OUT、 程序存储器刖、指令寄存器IR、微程序计数器u
4、PC、微程序存储器uM,以及中断控制电路、 跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用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、地址总线都为8位,但其工作原理与16位机相同。相比 而言8位机实验减少了烦琐的连线,但其原理却更容易被学生理解、吸收。模型机的指令码为8位,根据指令类型的不同,可以有。到2个操作数。指令码的最 低两位用来选择R0-R3寄存器,在微程序控制方式中,用指令码做为微地址来寻址微程序 存储器,找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中,按时序用指令码产生相应 的控制位。在本模型机中
5、,一条指令最多分四个状态周期,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位控制位以控制 寄存器的输入、输出,选择运算器的运算功能,存储器的读写。模型机的缺省的指令集分几大类:算术运算指令、逻辑运算指令、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。模型机的寻址方式表1模型机的寻址方式模型机的寻址方式寻址方式说明指令举例指令说明累加器寻址操作数为累加器AGPL A将累加器A的值取反隐含寻址累加器AOUT将累加器A的值输出到输出端口寄存器OUT寄存器寻址参与运算的数据在R0R3的寄存器中ADD A, RO将寄存器R0的值加上
6、累 加器A的值,再存入累加 器A中寄存器间接寻址参与运算的数据在存储MOV A,R1将寄存器R1的值作为地(2)该模型机微指令系统的特点(包括其微指令格式的说明等):器EM中,数据的地址在寄存器R0-R3中址,把存储器EM中该地 址的内容送入累加器A 中存储器直接寻址参与运算的数据在存储器EM中,数据的地址为指令的操作数。AND A, 40H将存储器EM中40H单元 的数据与累加器A的值 作逻辑与运算,结果存入 累加器A立即数寻址参与运算的数据为指令 的操作数。SUB A, #10H从累加器A中减去立即数10H,结果存入累加器A总体概述该模型机的微命令是以直接表示法进行编码的,其特点是操作控制
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