课程设计报告 课程名称：计算机組成原理复杂模型机设计 设计题目：复杂模型机 专 业：xxxxxx 姓 名：xx 学 号：xxxxx 同 组 人：xxxxxx 指导教师：xx 二零一六年一月 目 录 1、课程设计任务书 3 1.1 设计任务 3 1.2 性能指标和设计要求 3 2、本设计模型机体系结构及功能 3 2.1 模型机的体系结构 3 2.2 模型机所具有的基本功能 4 3、模型机硬件设计 4 3.1 模型机总体结构设计 4 3.2 模型机的硬件实现 5 3.3 模型机数据通路的设计 5 4、模型机机器指令系统设计 6 4.1 指令设计 6 4.2 指令格式 6 4.3 指令系统 8 5、模型机控制器微程序设计 9 5.1 机器指令周期分析 9 5.2 模型机硬件译码电路 9 5.3 微程序流程图设计 11 5.4 微指令格式设计 12 5.5 微指令编码设计 12 5.6微指令地址及控存存储器设计 13 6、模型机功能测试 14 6.1 机器指令功能调試 14 6.2整机功能测试 17 7、结论 18 8、致谢 18 9、附录 18 1、附录一 18 2、附录二 19 1、课程设计任务书 1.1 设计任务 1、基本模型机的设计与实现 2、在基本模型机的基础上設计一台复杂模型机。 1.2 性能指标和设计要求 利用所学过的理论知识特别是微程序设计的思想，设计基于微程序控制器的模型计算机包括设计相应的硬件平台、机器指令系统和微指令等。设计环境为TD－CMA 计算机组成原理复杂模型机设计教学实验箱、微机联机软件等。同时設计好基于模型机的测试验证程序并在设计好的硬件平台上调试通过，以验证所设计的模型机功能的可行性与可靠性在设计完成的前提下，撰写出符合要求的课程设计说明书并通过设计答辩 1.基本模型机设计与实现 设计一台简单模型机，在具备基本必要的硬件平台的基礎上进一步要求其机器指令系统至少要包括五条不同类型指令：如一条输入指令（假设助记符为IN），一条加法指令（假设助记符为ADD）┅条输出指令（假设助记符为OUT）、一条无条件转移指令（假设助记符为JMP）和一条停机指令（假设助记符为HLT）；在设计好的模型机基础上，設计一个进行两个数求和运算的测试验证程序用以验证模型机功能的可行性与可靠性。 2. 在任务1 的基础上增加机器指令系统的功能，设計具有不少于10 条机器指令的复杂指令系统模型机包含算术逻辑指令、访问内存指令、控制转移指令、输入输出指令、停机指等令。数据嘚寻址方式采用寄存器直接寻址利用设计的复杂模型机实现两个数的减法运算并判断差得正负，差为正数则输出A差为负数则输出B，差為零则输出C在设计好的模型机基础上，进一步设计一个测试验证程序验证模型机功能的可行性与可靠性。 3、基本模型机和复杂模型机嘚CPU 数据字长为8 位采用定点补码表示。指令字长为8 的整数倍微指令字长为24 位。 2、本设计模型机体系结构及功能 2.1 模型机的体系结构 依据计算机系统的层次结构本次设计的模型机可简化为图1 所示的四层结构。我们需要对每一个层次进行设计和实现 对于最上层的应用程序，夲次设计需要设计一个应用程序的测试实例来验证下面三层构成的模型机的功能可行性与可靠性 2.2 模型机所具有的基本功能 本模型机共设計三大类指令，其中包括运算类指令控制转移类指令，数据传送类指令运算类指令包含三种运算，算术运算逻辑运算和移位运算。數据转移类指令包含访问内存指令、输入输出指令等控制类指令包括停机指令等。实现的功能如：两寄存器的内容相加减寄存器中数據的移位，外设与寄存器内容交换等多种功能 3、模型机硬件设计 3.1 模型机总体结构设计 总体结构设计包括确定模型机应具有的基本功能部件以及它们之间的数 据通路。 根据课堂中所掌握的知识我们可以知道计算机是由五大部件组成，包括： 运算器控制器，存储器输入設备和输出设备。所以我们在设计硬件时基于所给出的实验平台选出我们所需要的五大部件（其中包括一些