组成原理课设加减法指令的实现
附件1：
课程设计
题目加减法指令的实现
学院计算机科学与技术
专业计算机科学与技术
班级
姓名
指导教师
2011年 6 月30 日
课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：工作单位：计算机科学与技术学院
题目: 基本模型机的设计——加减法指令的实现
初始条件：
理论：学完“电工电子学”、“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、和“计算机组成原理”课程，掌握计算机组成原理实验平台的使用。
实践：计算机学院科学系实验中心提供计算机、实验的软件、硬件平台，在实验中心硬件平台验证设计结果。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体
要求）
1、基本模型机系统分析与设计，利用所学的计算机组成原理课程中的知识和提供的实验平台完成设计任务，从而建立清晰完整的整机概念。
2、根据课程设计题目的要求，编制实验所需的程序，上机测试并分析所设计的程序。
3、课程设计的书写报告应包括：
（1）课程设计的题目。
（2）设计的目的及设计原理。
（3）根据设计要求给出模型机的逻辑框图。
（4）设计指令系统，并分析指令格式。
（5）设计微程序及其实现的方法（包括微指令格式的设计，后续微地址的产生方法以及微程序入口地址的形成）。
（6）模型机当中时序的设计安排。
（7）设计指令执行流程。
（8）给出编制的源程序,写出程序的指令代码及微程序。
（9）说明在使用软件HKCPT的联机方式与脱机方式的实现过程（包括编制程序中加减法指令的时序分析，累加器A和有关寄存器、存储器的数据变
化以及数据流程）。
（10）课程设计总结（设计的特点、不足、收获与体会）。
时间安排：
周一：熟悉相关资料。周二：系统分析,设计程序。
周三、四：编程并上实验平台调试周五：撰写课程设计报告。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
基本模型机的设计
——加减法指令的实现
1课程设计的目的
1、掌握了各个单元模块的工作原理，进一步将其组成完整的系统，构造成1台基本的
模型计算机。
2、掌握计算机组成原理实验平台的使用，加深对计算机各模块协同工作的认识，建立
清晰完整的整机概念。
3、通过使用软件HKCPT，了解程序编译、加载的过程。
4、通过微单步、单拍调试，理解模型机中的数据流向。
2课设原理
本个实验能在微程序的控制下自动产生各种单元模块的控制信号，实现加减法指令的功能。在本实验中，计算机的数据通道、CPU从内存中取出机器指令，解释、执行指令都将由微指令组成的时序来完成，即一条机器指令对应一个微程序。
1 根据各模块控制信号连接表用导线将实验平台HKZK-CPT板上的各单元连接好（总线和内存单元，微程序控制单元，寄存器组单元，算术逻辑单元，指令寄存器，启停单元等）。
2 设计好加减法指令并编译运行。在软件HKCPT中，分别输入设计好的两个程序，并且分别编译、加载到实验平台中。
3 分别运行程序，通过软件HKCPT的微单步功能可观察各个变量的变化。
3模型机的逻辑框图
根据设计要求，模拟机的逻辑框图如下：
4指令系统的设计
4.1指令类型
（1）算术/逻辑运算指令
如：进行加法、减法、取反、逻辑运算例如: ADD A,Ri
SUB A,Ri
AND A,Ri
（2）移位操作指令
带进们位或不带进位的移位指令
例如：RRC A, Ri
RR A
（3）数据传送类指令
CPU内部寄存器之间进行数据传递
例如: MOV A,RI
MOV RI,A
（4）程序跳转指令
程序跳转指令可分为无条件跳转指令和有条件跳转指令两大类.它可以根据寄存器的内容是否为零来标志(ZD),有进位标志(CY),也可以根据实际情况自行设置。
例如: 无条件跳转指令JMP addr
ZD=0 时跳转 JZ addr
CY=0 时跳转 JC addr
自定义的跳转语句 JN addr
（5）存储器操作类指令
存储器读／写指令，用来把内在单元写入寄存器中或把寄存器中的内容写入存储器。
例如： LDD addr (addr→A)
STA addr (A)→addr)
4.2操作数寻址方式和编码
操作数寻址方式就是形成操作数有效地址的方法.寻址过程不是用X和D的不同组合形成操作数有效地址的过程.其图示如下:
（1）立即数寻址
操作数直接给出在指令字中，即指令字中直接给出的不是操作数地址，而是操作数本身。
主要用法：把一个确定的数据传送到一个通用寄存器中。
单字指令：
双字指令：
（2）直接寻址
在指令的操作码地址字段直接给出操作数在存储器中的地址
单字指令：
双字指令：
（3）寄存器寻址
寄存器中存放操作数，指令中给出寄存器编号（名字、地址），寄存器寻址在指令中占用位数少，有利于缩短指令字长度，取数、保存结果迅速方便，是最基本、最简单的寻址方式。
（4）寄存器间接寻址
寄存器中存放操作数的地址，根据该地址去读写存储器，形式地址为寄存器编号（名字）
5微程序及其实现
在本实验平台的硬件设计中,采用24位微指令，若微指令采用全水平不编码纯控制场的格式，那么至少可以有24个微操作控制信号，可由微代码直接实现。
由于本实验中,模型机指令系统规模较小,功能也不太复杂,所以采用全水平不编码纯控制场的微指令格式.在模型机中,用指令操作码的高压4位作为核心扩展成8位的微程序入口地址MD0-MD7,这种方法称为”按操作码散转”(如下图所示)。
每条指令由不超过4条的微指令组成，那么可根据下表组成每条微程序的首地址。微指令的运行顺序为下地址确定法，每条微指令执行过后微地址自动加1,指向下一条微地址。
6模型机中时序的设计。
因为模型机已经确定了指令系统，微指令采用编码纯控制场的格式，微程序入口地址采用操作码散转方式，微地址采用计数增量方式，所以可确定模型机中时序单元中所产生的每一拍的作用。
在此次实验中，由监控单元产生一个PLS-O的信号来控制时序产生。PLS-O信号经过时序单元的处理产生了4个脉冲信号（如下图所示:）。4个脉冲信号组成一个微周期，为不同的寄存器提供工作脉冲。
PLS1：微地址寄存器的工作脉冲，用来设置微程序的首地址及微地址加1。
PLS2：PC 计数器的工作脉冲，根据微指令的控制实现PC 计数器加1和重置PC 计数器（跳转指令）等功能。
PLS3：把24位微指令打入3片微指令锁存器。
PLS4：把当前总线上的数据打入微指令选通的寄存器中。
SIGN
PLS1
PLS2
PLS3
PLS4
7设计指令执行流程
在模型机处于停机状态时，模型机的微地址寄存器被清零，微地址锁存器输出无效（为高）。在处于停机状态时，脉冲PLS1对微地址寄存器（74LS161）无效，微地址寄存器保持为零。脉冲PLS2对PC计数器无效，同时PLS2把HALT=1打入启停单元中的运行状态寄存器（74LS74）中，把模型机设置为运行状态，使微程序锁存器输出有效。PLS3把微程序锁存器00H单元（00H单元存放着取指微指令）中的内容打入微指令锁存器中，
并且输出取指微指令。PLS4把从程序存储器中读出的数据打入指令寄存器中。
在模型机处于运行状态时，脉冲PLS1将微地址寄存器（74LS161）加1，脉冲PLS2将PC计数器加1，PLS3把微程序存储器中的微指令打入微指令锁存器并且输出。PLS4把当前总线上的数据打入当前微指令所选通的寄存器。
在每个系统中，一条指令从内存取出到执行完毕，需要若干个机器周期，任何指令中都必须有一机器周期是用来“取指令周期”，称为公操作周期。
1．MOV A，#DATA
该指令的功能为DATA→A，须执行如下微操作：
(PC)+1→PC ；PC+1,为取下条指令字节准备
RAM→ODB→IDB→A ；从内存单元中读出DATA值送入累加器A
（PC）→LAB→OAB；PC计数器内容作访问内存地址
（RAM）→ODB→IDB→IR1；从内存该地址单元读出指令字节送指令寄存器IR1 MOV A，#DATA由2个微指令周期完成指令执行：
1）PC+1为取下条指令字节准备，从内存读出数据送入累加器A。
2）取指微指令，从内存读出指令送指令寄存器。
2．MOV Ri，#DATA
该指令的功能为DATA→Ri，需执行如下微操作:
(PC)+1→PC ；PC+1,为取下条指令字节准备
（RAM）→ODB→IDB→Ri；从内存通过数据总线中读出数据送入Ri
（PC）→LAB→OAB；PC计数器内容作访问内存地址
（RAM）→ODB→IDB→IR1；从内存该地址单元读出指令字节送指令寄存器IR1 MOV Ri，#DATA由2个微指令周期完成指令执行：
1）PC+1为取下条指令字节准备，从内存通过数据总线中读出数据送入寄存
器Ri。
2）取指微指令，从内存读出指令送指令寄存器。
3．ADD A，Ri
该指令的功能为(A)+(Ri)→A,需执行如下微操作:
(PC)+1→PC ；PC+1,为取下条指令字节准备
（A）→DR1；累加器A内容送ALU
（Ri）→DR2 ；寄存器Ri内容送ALU
(A)+(Ri) →IDB→A；使ALU执行加法,结果经IDB最后送入累加器A
C→CY；据加法结果置进位标志CY
（PC）→LAB→OAB；PC计数器内容作访问内存地址
（RAM）→ODB→IDB→IR1；从内存该地址单元读出指令字节送指令寄存器IR1 ADD A,Ri由4个微指令周期完成指令执行：
1）PC+1为取下条指令字节准备，累加器A内容送ALU的DR1锁存器。
2）寄存器Ri内容送ALU的DR2锁存器。
3）ALU将计算结果送累加器A，据加法结果置进位标志CY。
4）取指微指令，从内存读出指令送指令寄存器。
4．SUB A，Ri
该指令的功能为(A)-(Ri)→A,需执行如下微操作:
(PC)+1→PC ；PC+1,为取下条指令字节准备
（A）→DR1；累加器A内容送ALU
（Ri）→DR2；寄存器Ri内容送ALU
(A)-(Ri) →IDB→A；使ALU执行减法,结果经IDB最后送入累加器A
C→CY；据减法结果置进位标志CY
（PC）→LAB→OAB；PC计数器内容作访问内存地址
（RAM）→ODB→IDB→IR1；从内存该地址单元读出指令字节送指令寄存器IR1 SUB A,Ri由4个微指令周期完成指令执行：
1）PC+1为取下条指令字节准备，累加器A内容送ALU的DR1锁存器。
2）寄存器Ri内容送ALU的DR2锁存器。
3）ALU将计算结果送累加器A，据减法结果置进位标志CY。
4）取指微指令，从内存读出指令送指令寄存器。
5．STA ADDR
该指令的功能为（A）→ADDR,需执行如下微操作:
(PC)+1→PC ；PC+1,为取下条指令字节准备
RAM→IDB→IR2 ；由内存通过数据总线将ADDR地址送地址寄存器IR2
IR2→IAB→OAB ；将IR2的地址送到当前的内存
A→RAM ；将累加器A的内容写入RAM地址ADDR
STA ADDR由3个微指令周期完成指令执行：
1）PC+1为取下条指令字节准备，置当前内存单元地址为ADDR。
2）累加器A的内容送RAM的ADDR地址单元。
3）取指微指令，从内存读出指令送指令寄存器。
8源程序,程序的指令代码及微程序
8.1源程序
MOV A, #55 RAM→A
MOV R0, #66 RAM→R0
ADD A, R0 (A)+(RO)→A
MOV R1，#33 RAM→R1
SUB A, R1 A-(R1)→A
STA 10 A→RAM
HALT 停机
或通过键盘输入微程序及以下程序：
8.2微指令序列
9 HKCPT的联机方式与脱机方式的实现过程
首先启动HKCPT软件,打开主窗口.在代码窗口输入汇编源程序,然后单步运行,微单步运行过程如下表格所示:
微单步执行结果：
时序图：
10个人总结
本次课程设计巩固了“电工电子学”、“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、和“计算机组成原理”等相关课程学习内容。理解了“计算机组成原理”课程所讲解的原
理，加深对计算机各模块协同工作的认识。
组成原理课程设计可以说难度是相当大的，而且部分内容做得并不好，如时序的分析等方面。课设一开始就遇到了相当大的困难，花了很多时间去调试实验平台，由于其中涉及的内容较多，许多方面也并没有做到仔细描述与实现，而本实验也只是完成了加
减法运算指令的实现，可见设计出一套实际的完整的指令系统是相当困难的，电路的逻辑与庞大的指令编码，数十个01的组合，没有明确的充分的准备与思考来实现相关的功能，那不异于痴人说梦。所幸涉及的指令较少，兼且严格的按照实验的指导来逐步进行方顺利的完成了相关的内容。在本次课程设计中,我们实现了读写内存、寄存器、数值计算等功能，并且编写相应的微程序，具体上机调试了各个模块单元，进一步掌握整机的概念。通过使用软件HKCPT，执行所设计的源程序的微程序，掌握到了源程序是如何通过执行微程序而被执行的。而在使用软件HKCPT的过程中发现该平台配套的此软件并不十分实用，调试窗口在程序执行后便不能再移动，稍有移动便出现错误，以致时序图与结构图不能很好的同时进行观察以有效的验证模型机的功能。虽是如此，但还是利用软件对程序的编译与加载替换了手动由键盘输入程序及用它来清楚的观察到了运行过程中各个变量的变化。
HKCPT软件非常好，它取代了手动模拟，使我们能通过微程序的控制，实现特定的功能。在课堂上我们所学的知识都太抽象，难以有个整体的思路。对问题的理解有很多欠缺的地方，还很不透彻。通过实验与课程设计我们对计算机内部结构有了更深的了解，知道了指令的执行过程，为以后的深入学习作了铺垫。因此我们在实验中不仅要完成实验要求上的内容，更要明白计算机的工作原理，这才是最重要的。对于实验的每一步都应该深入思考。
总的来说，通过在实验平台上使用微程序控制器执行源程序的微程序，验证了源程序的微程序正确，也较清晰地掌握了计算机使用微程序执行指令目的。
课程设计是一个相当好的锻炼动手能力的过程，在实践活动中，将所学知识综合运用培养我们独立工作和创新思维的能力，取得设计与调试的实践经验。
无论什么事情都是平时一点一滴积累的过程，学习更加如此。我们对待学习就要一丝不苟，思维严密。同时也不可固步自封，不向老师同学请教，单凭个人是无法将整个过程弄透彻的，我们应该多听取别人的新的思想、观点。这样才能有所拓展，避免思维僵化。课程设计只有一周时间，老师允许我们在这一周内去实验室上机操作，这给我们完成报告提供了很大帮助，但因为这周刚好下一个课设也开始了，所以时间上可能有点仓促。对时序的分析做的不是很好，但我认认真真的独自完成了课程设计报告。我认为这门课的学习对我以后掌握更深的专业知识有很大帮助。
本科生课程设计成绩评定表
班级：姓名：学号：
及格（60-69分）、60分以下为不及格
指导教师签名：
201 年月日
计算机组成原理课程设计(微程序)报告
微程序控制器的设计与实现
目录 1设计目的 (3) 2设计内容 (3) 3具体要求 (3) 4设计方案 (3) 5 调试过程 (11) 6 心得体会 (12)
微程序控制器的设计与实现 一、设计目的 1)巩固和深刻理解“计算机组成原理”课程所讲解的原 理，加深对计算机各模块协同工作的认识 2)掌握微程序设计的思想和具体流程、操作方法。 3)培养学生独立工作和创新思维的能力，取得设计与调 试的实践经验。 4)尝试利用编程实现微程序指令的识别和解释的工作 流程 二、设计内容 按照要求设计一指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。 三、设计要求 1)仔细复习所学过的理论知识，掌握微程序设计的思 想，并根据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程 序流程。指令系统至少要包括六条指令，具有上述功 能和寻址方式。 2)根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微 程序 3)将所设计的微程序在虚拟环境中运行调试程序，并给 出测试思路和具体程序段 4)尝试用C或者Java语言实现所设计的指令系统的加 载、识别和解释功能。 5)撰写课程设计报告。 四、设计方案 1)设计思路 按照要求设计指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻
址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。从而可以想到如下指令：24位控制位分别介绍如下： XRD ：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。 EMWR：程序存储器EM写信号。 EMRD：程序存储器EM读信号。 PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。 EMEN：将程序存储器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读出数据送到DBUS。 IREN：将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR 和微指令计数器uPC。 EINT：中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。 ELP： PC打入允许，与指令寄存器的IR3、IR2位结合，控制程序跳转。 MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MAR。 MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。 OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT 里。 STEN：将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。 RRD：读寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。 RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。 CN：决定运算器是否带进位移位，CN=1带进位，CN=0不带进位。 FEN：将标志位存入ALU内部的标志寄存器。 X2：X1：X0: X2、X1、X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的寄存器。具体如下： X2 X1 X0 输出寄存器 0 0 0 IN_OE 外部输入门 0 0 1 IA_OE 中断向量 0 1 0 ST_OE 堆栈寄存器 0 1 1 PC_OE PC寄存器
计算机组成原理
计算机组成原理大型实验 报告 (2010/2011第2学期------第19周) 指导教师： 班级： 姓名： 学号： 计算机组成原理课程设计实验报告 一、目的和要求 目的： 深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，进一步理解和掌握动态微程序设计的概念；完成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。 要求： （1）、内容自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序） （2）、测试程序、实验数据并上机调试； （3）、报告内容： 包括 1、设计目的 2、设计内容 3、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序） 4、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。（具体要求安最新规范为准） 二、实验环境 TEC—2机与PC机。 三、具体内容 实验内容： （1）把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H） 功能：[ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2] （2）将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。 指令格式：E0DRSR，ADDR（SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存 入口130H） 功能：DR=SR-[ADDR]
（3）转移指令。判断两个通用寄存器内容是否相等，若相等则转移到指定绝对地址，否则顺序执行。 指令格式：E5DRSR，ADDR双字指令（控存入口140H） 功能：ifDR==SRgotoADDRelse顺序执行。 设计：利用指令的CND字段，即IR10~8，令IR10~8=101，即CC=Z 则当DR==SR时Z=1，微程序不跳转，接着执行MEMPC（即ADDRPC），而当DR!=SR 时Z=0，微程序跳转至A4。 实验设计并分析： 第一条：把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H） 功能：[ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2] 指令格式： D4XX ADDR1 ADDR2 ADDR3 微程序： PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402 MEM→AR：00000E00 10F00002 MEM→Q：00000E00 00F00000 PC→AR，PC+1→PC：00000E00 A0B5 5402 MEM→AR：00000E00 10F0 0002 MEM+Q→Q：00000E01 00E0 0000 PC→AR，PC+1→PC：00000E00 A0B5 5402 MEM→AR：00000E0010F0 0002 Q→MEM，CC#=0：00290300 10200010 指令分析： PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM->Q 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM+Q->Q 0000 0000 1110 0000 0001 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100
计算机组成原理实验报告
福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机科学与技术专业：计算机科学与技术年级： 09级 姓名：张文绮学号： 091150022 实验课程：计算机组成原理 实验室号：___田405 实验设备号： 43 实验时间：2010.12.19 指导教师签字：成绩： 实验一算术逻辑运算实验 1．实验目的和要求 1. 熟悉简单运算器的数据传送通路； 2. 验证4位运算功能发生器功能(74LS181)的组合功能。 2．实验原理 实验中所用到的运算器数据通路如图1-1所示。其中运算器由两片74181
以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门(74245)和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器(74373)锁存，锁存器的输入连接至数据总线，数据开关INPUT DEVICE用来给出参与运算的数据，并经过一个三态门(74245)和数据总线相连，数据显示灯“BUS UNIT”已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。 图1-2中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信号，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至W/R UNIT的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将W/R UNIT 的T4接至STATE UNIT的微动开关KK2的输出端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲，而S3，S2，S1，S0，Cn，LDDR1，LDDR2，ALU-B，SW-B各电平控制信号用SWITCH UNIT中的二进制数据开关来模拟，其中Cn，ALU-B，SW-B为低电平控制有效，LDDR1，LDDR2为高电平有效。 3．主要仪器设备（实验用的软硬件环境） ZYE1603B计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 4．操作方法与实验步骤
计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计报告 课程设计题目：计算机组成原理 专业名称：计算机科学与技术班级： 2013240202 关童：201324020217 张一轮：201324020218 孙吉阳：201324020219 张旭：201324020220 老师姓名：单博炜 2015年12月31日
第一章课程设计概述 1.1 课程设计的教学目的 本课程设计的教学目的是在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上，深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过程，进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识 无条件转移)，其指令格式如表1(前4位是操作码)： 表1： IN为单字长(8位)，含义是将数据开关8位数据输入到R0寄存器；ADD为双字长指令，第一字为操作码，第二字为操作数地址，其含义是将R0寄存器的内容与内存中以A为地址单元的数相加，结果放在
R0；STA为双字长指令，含义是将R0中的内容存储到以第二字A为地址内存单元中；OUT为双字长指令，含义是将内存中以第二字为地址的数据读到数据总线上，由数码管进行显示；JMP是双字长指令，执行该指令时，程序无条件转移到第二字所指定的内存单元地址。 为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还设计了三个控制台操作微程序：存储器读操作”(KRD):拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“00”时，按START 微动开关，可对RAM进行连续手动读操作；存储器写操作(KWE)：拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“01”时，按START微动开关，可对RAM进行连续手动写入;启动程序：拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“11”时，按START微动开关，即可转入第01号“取指”微指令，启动程序运行。这三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置，其定义如表2：表2： C字段： 按照数据通路可画出机器指令的微程序流程图如图2所示，当拟定“取值”微指令时，该微指令的判
计算机组成原理实验报告
重庆理工大学 《计算机组成原理》 实验报告 学号 __11503080109____ 姓名 __张致远_________ 专业 __软件工程_______ 学院 _计算机科学与工程 二0一六年四月二十三实验一基本运算器实验报告
一、实验名称 基本运算器实验 二、完成学生：张致远班级115030801 学号11503080109 三、实验目的 1．了解运算器的组成结构。 2．掌握运算器的工作原理。 四、实验原理： 两片74LS181 芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。右方为低4位运算芯片，左方为高4位运算芯片。低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连，使低4位运算产生的进位送进高4位。低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出到外部。 两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平按表2.6-1。为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273 实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。当T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1 或DR2 中了。 为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 置低电平。否则输出高阻态。数据输入单元(实验板上印有INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为SW-B，取低电平时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。 总线数据显示灯（在BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。控制信号中除T4 为脉冲信号，其它均为电平信号。 由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的T4 接至“STATE UNIT”单元中的微动开关KK2 的输出端。在进行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。 S3、S2、 S1、S0 、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各电平控制信号则使用“SWITCHUNIT”单元中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B 为低电平有效，LDDR1、LDDR2 为高电平有效。 对于单总线数据通路，作实验时就要分时控制总线，即当向DR1、DR2 工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。 运算结果表
气压制动系统的主要构造元件和工作原理
气压制动系统的主要构造元件和工作原理
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气压制动系统的主要构造元件 和工作原理 气压制动以压缩空气为制动源，制动踏板控制压缩空气进入车轮制动器,所以气压制动最大的优势是操纵轻便,提供大的制动力矩；气压制动的另一个优势是对长轴距、多轴和拖带半挂车、挂车等，实现异步分配制动有独特的优越性。 但是气压制动的缺点也很明显： 相对于液压制动,气压制动结构要复杂的多;且制动不如液压式柔和、行驶舒适性差;所以气压制动因而一般只用于中、重型汽车上。
下面主要以斯太尔８X４载重汽车为例介绍气压制动传动装置主要部件的结构组成。 1.空气压缩机 空气压缩机是全车制动系气路的气源,斯太尔６Ｘ4载重汽车空气压缩机为单缸混合冷却式，气缸体为风冷,气缸盖通过发动机冷却系统水冷。它固定在发动机前端左侧的支架上,它的传动齿轮与其曲轴为高扭矩自锁连接,在正时齿轮室中悬臂安装，由发动机曲轴通过中间齿轮、喷油泵齿轮、空气压缩机传动轴驱动转动，其构造如图18. 5所示,与汽车发动机机构相似,它主要由空气压缩机壳体1、活塞２、曲轴3、单向阀４等组成。 壳体由气缸体、气缸盖组成，壳体是铸铁的，外面带有用于空气冷却的散热筋片,里面是用于产生压缩空气的气缸。进、排气阀门采用舌簧结构，进气口经气管通向空气滤清器；出气口则经气管通向空气干燥器。润滑油由发动机主油道经油管、滚珠轴承，进入曲轴箱,然后经正时齿轮室回到油底壳。 活塞通过连杆与曲轴相连,连杆轴承合金直接浇注在连杆大头和连杆瓦盖上,活塞通过活塞环与气缸密封。 曲轴两端通过滚珠轴承支承在曲轴箱内，?前后有轴承盖，前端伸出盖外用半圆键及螺母固装传动齿轮,前端孔内分另1J装有防止漏油的油封。 发动机运转时,空气压缩机随之转动，当活塞下行时,进气阀门被打开,外界空气经空气滤清器、进气道进人气缸。当活塞上行时，?进气阀门被关闭，气缸内空气被压缩，出气阀门在压缩空气的作用下被打开,压缩空气由空气压缩机出气口经管路、空气干燥器进人储气筒和四管路保护阀。
计算机组成原理,指令系统,练习题
单项选择题 1 在CPU执行指令的过程中，指令的地址由___B__给出。 A 程序计数器PC B 指令的地址码字段 C 操作系统 D 程序员 2 下列关于指令的功能及分类叙述正确的是__B___。 A 算术与逻辑运算指令，通常完成算术运算或逻辑运算，都需要两个数据 B 移位操作指令，通常用于把指定的两个操作数左移或右移一位 C 转移指令，子程序调用与返回指令，用于解决数据调用次序的需要 D 特权指令，通常仅用于系统软件，这类指令一般不提供给用户 3 零地址的运算类指令在指令格式中不给出操作数的地址，参加的两个操作数来自__C__。A累加器和寄存器 B 累加器和暂存器 C 堆栈的栈顶和次栈顶单元 D 堆栈的栈顶单元和暂存器 4 下列一地址运算类指令的叙述中，正确的是_____。 A 仅有一个操作数，其地址由指令的地址码提供 B 可能有一个操作数，也可能有两个操作数 C 一定有两个操作数，其中一个操作数是隐含的 D 指令的地址码字段存放的一定是操作码 5 关于二地址指令一下论述正确的是_____。 A 二地址指令中，运算结果通常存放在其中一个地址码所提供的地址中 B二地址指令中，指令的地址码字段存放的一定是操作数 C二地址指令中，指令的地址码字段存放的一定是寄存器号 D二地址指令中，指令的地址码字段存放的一定是操作数地址 6 单字长四地址指令OP A1、A2、A3、A4的功能为（A1）OP（A2）→A3，且A4给出下一条指令地址，假设A1、A2、A3、A4都为主存储器地址，则完成上述指令需访存_____。 A 1 B 2 C 3 D 4 7 在指令格式设计中，采用扩展操作码的目的是_____。 A 增加指令长度 B 增加地址码数量NN C 增加指令数量 D 增加寻址空间 8 某机器的指令字长为16位，有8个通用寄存器，有8种寻址方式，单操作数指令最多有_____个，双操作数指令最多有_____个。 A 1024 16 B 2048 32 C 256 64 D 1024 32 9 指令寻址方式有顺序和跳跃两种，采用跳跃寻址方式可以实现_____。 A 程序浮动 B 程序的无条件浮动和条件浮动 C程序的无条件转移和条件转移 D 程序的调用 10 某机器指令字长为16位，主存按字节编址，取指令时，每取一个字节PC自动加1,。当前指令地址为2000H，指令内容为相对寻址的无条件转移指令，指令中的形式地址D=40H。那么取指令后及指令执行后PC内容为_____。 A 2000H，2042H B 2002H，2040H C 2002H，2042H D 2000H，2040H 11 指令系统中采用不同的寻址方式的目的主要_____。 A 可降低指令译码难度 B 缩短指令字长，扩大寻址空间，提高编程灵活性
计算机组成原理课程设计报告63979
课程设计报告 课程名称：计算机组成原理 题目名称：复杂模型机的设计与实现 专业名称：计算机科学 18 学生姓名：李佩霖 同组人：聂铭 指导老师：单博炜 完成时间：2014年12月29日至2014年12月31日 目录 第一章课程设计概述 1.1课程设计的教学目的 1.2课程设计任务和基本要求 第二章规定项目的实验验证 2.1任务分析以及解决方案 2.2设计原理 第三章指定应用项目的设计实现
第四章收获和体会 第一章课程设计概述 1.1 课程设计的教学目的 综合运用所学计算机组成原理知识，设计并实现较为完整的计算机。 1.2 课程设计任务和基本要求 在模型机上实现如下运算：从IN单元读入一个数据，根据读入数据的低四位值X，求对应X值的1+2+3+···的整数序列的累加和，X为序列的长度。 要求使用实验机上的复杂模型机设计实验上的数据格式和指令格式、数据通路、微程序流程图设计微程序，并通过手动和联机输入完成实验验证。 第二章规定项目的实验验证 2.1任务分析以及解决方案 考虑到实验任务为计算数的序列的累加和，所以实验过程应该为： 1.学习并掌握微指令的结构以及运算方式。 2根据实验机数据通路的原理框图在实验机上连接线路。 3手动和联机向实验机打入微程序，运行并验证。 2.2设计原理 如图1为模型机数据通路原理框图，图2为微程序流程图。 图1 图2 关于数据格式，模型机规定采用定点补码表示法表示数据，数据字长为8位，8位全部用来表示数据。 关于指令格式，模型机设计3大指令共15条，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3种，算术运算、逻辑运算、一位运算，设计有6条运算类指令，分别为：ADD、AND、INC、SUB、OR、RR，所有运算类指令均为单字节指令，寻址方式采用寄存器直接寻址。控制转移类指令有3条，分别为：HLT、JMP、BZC。数据传送类指令有：IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA。
计班计算机组成原理复习重点白中英版
计算机组成原理课程总结&复习考试要点 一、考试以讲授过的教材中的内容为主，归纳要点如下： 第1章 -第2章计算机概念运算方法和运算器 （一）学习目标 1.了解计算机的分类和应用。 2.掌握计算机的软、硬件构成。 3.掌握计算机的层次结构。 3．掌握数的原码、反码、补码的表示方法。 4．掌握计算机中数据的定点表示和浮点表示方法，并熟练掌握各种表示方法下所能表示的数据的范围。 5．理解定点加法原理及其判断溢出的方法。 6．了解计算机定点乘法、除法的实现方法。 7．了解浮点加法，乘法，除法的实现方法。 8．理解ALU运算器的工作原理及其扩展方法。 （二）第1章学习内容 第一节计算机的分类和应用 要点：计算机的分类，计算机的应用。 第二节计算机的硬件和软件 要点：了解计算机的硬件构成及各部分的功能；了解计算机的软件分类和发展演变。 第三节计算机系统的层次结构 要点：了解计算机系统的层次结构。 （三）第2章学习内容 第一节数据和文字的表示方法 要点：△定点数的表示方法，及其在原码、反码和补码表示下的数值的范围；△○浮点数的表示方法及其不同表示格式下数据的表示范围；常见汉字和字符的几种表示方法； 第二节定点加法、减法运算 要点：△补码加、减法及其溢出的检测方法；二进制加法器和十进制加法器的逻辑构成。 第三节定点乘法运算 要点：原码并行乘法原理；不带符号的阵列乘法器；补码并行乘法原理；○直接补码阵列乘法器。 第四节定点除法运算 要点：理解原码除法原理以及并行除法器的构成原理。 第五节多功能算术/逻辑运算单元 要点：△74181并行进位运算器；74182进位链；△○多位ALU的扩展。 第六节浮点运算运算和浮点运算器
计算机组成原理实验报告(运算器组成、存储器)
计算机组成原理实验报告 一、实验1 Quartus Ⅱ的使用 一．实验目的 掌握Quartus Ⅱ的基本使用方法。 了解74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。 利用Quartus Ⅱ验证74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。 二．实验任务 熟悉Quartus Ⅱ中的管理项目、输入原理图以及仿真的设计方法与流程。 新建项目，利用原理编辑方式输入74138、74244、74273的功能特性，依照其功能表分别进行仿真，验证这三种期间的功能。 三．74138、74244、74273的原理图与仿真图 1.74138的原理图与仿真图 74244的原理图与仿真图
1. 4.74273的原理图与仿真图、
实验2 运算器组成实验 一、实验目的 1.掌握算术逻辑运算单元（ALU）的工作原理。 2.熟悉简单运算器的数据传送通路。 3.验证4位运算器（74181）的组合功能。 4.按给定数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。 二、实验电路 附录中的图示出了本实验所用的运算器数据通路图。8位字长的ALU由2片74181构成。2片74273构成两个操作数寄存器DR1和DR2，用来保存参与运算的数据。DR1接ALU的A数据输入端口，DR2接ALU的B数据输入端口，ALU的数据输出通过三态门74244发送到数据总线BUS7-BUS0上。参与运算的数据可通过一个三态门74244输入到数据总线上，并可送到DR1或DR2暂存。 图中尾巴上带粗短线标记的信号都是控制信号。除了T4是脉冲信号外，其他均为电位信号。nC0，nALU-BUS，nSW-BUS均为低电平有效。 三、实验任务 按所示实验电路，输入原理图，建立.bdf文件。 四.实验原理图及仿真图 给DR1存入01010101，给DR2存入10101010，然后利用ALU的直通功能，检查DR1、
ABS防抱死制动系统原理及组成图文讲解
● ABS简介 ABS是 Anti_lock Braking System 的缩写，是在制动期间控制和监视车辆速度的电子系统。 它通过常规制动系统起作用，可提高车辆的主动安全性。ABS失效时，常规制动系统仍然起作用。 优点：在紧急制动时保持了车辆方向的可操纵性；缩短和优化了制动距离。在低附着路面上，制动距离缩短10%以上；在正常路面上，保持了最优的路面附着系数利用率-即最佳的制动距离。减少了交通事故的同时减轻了司机精神负担及轮胎磨损和维修费用等。 系统部件
ABS组成部件：ECU；4~6个电磁阀；4~6个齿圈；4~6个传感器；驾驶室线束、底盘线束；ABS指示灯、 ASR灯；挂车ABS指示灯；开关、ASR开关；差动阀；双通单向阀； ISO7638电源线；电源螺旋线等。 ● ABS控制原理
卡车 ABS/ASR ABS控制原理可以简单描述为： 在车轮接近抱死的情况下，相应车轮的制动压力将被释放并在要求或测得车轮重新加速期间保持恒定，在重新加速之后逐步增加制动压力。 ABS齿圈 ABS齿圈能够随车轮转动切割传感器磁场，由铁磁性材料组成，表面采用镀锌或镀铬，齿数一般有80齿、100齿或120齿。 齿圈安装：将齿圈装入在轮毂上加工的平台，采用H8/s7过盈配合，轴向综合公差<0.2mm。装配方式有加热装配和压力装配两种方式。加热装配的方法是加热至2000°C，保温10分 钟左右装入；压力装配即用工具沿齿圈周边用力装入。 ABS 传感器
ABS传感器的作用是车轮转动时与齿圈相对运动产生交流电信号。其阻值在1100欧姆和1250欧姆之间，与环境温度有关。感应电压约110mV，与齿圈的间隙为0.7mm时的工作频率为100HZ，工作电压与传感器和齿圈之间的间隙成反比，与齿圈直径成正比，与轮速成正比。
计算机组成原理课程设计报告完整版
计算机组成原理课程设计报告 班级：06计算机 6 班姓名：李凯学号：20063007 完成时间：2009年1月3日 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； 3．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COP2000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COP2000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） 1．硬件 ●COP2000实验仪 ●PC机 2．软件 ●COP2000仿真软件 四、课程设计的具体内容（步骤） 1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点： COP2000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，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0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，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。24位控制位分别介绍如下： XRD ：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。 EMWR：程序存储器EM写信号。 EMRD：程序存储器EM读信号。 PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。 EMEN：将程序存储器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读出数据送到DBUS。 IREN：将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPC。 EINT：中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。 ELP： PC打入允许，与指令寄存器的IR3、IR2位结合，控制程序跳转。 MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MAR。 MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。 OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里。 STEN：将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。 RRD：读寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。 RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。
计算机组成原理课程设计
《计算机组成原理》大作业报告 题目名称：交通灯控制系统设计 学院(部 ): 计算机学院 专业：计算机科学与技术 学生姓名： 班级 学号 最终评定成绩：___________________________________ 湖南工业大计算机学院 目录
交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 本系统采用单片机AT89S52为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。 本设计系统由单片机I/O 口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。 软件上采用C51编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。 1. 引言 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在1 9世纪就已出现了。 1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止” ，绿色表示“注意” 。1869 年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，19xx 年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止” ，绿灯亮表示“通行”。 19xx 年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的4 红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。19xx 年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停
组成原理课程设计报告.
《计算机组成原理》 课 程 设 计 报 告 院系名称计算机科学与工程学院 班级 姓名 学号 指导教师
题目一 1. 问题描述 设计一个具有加法和直接寻址方式的模型机 （1）设计内容： 设计一台具有输入、输出、加法、存储和跳转功能的模型计算机，并写出工作程序和测试数据验证有设计的指令系统。 （2）设计要求： 所设计模型计算机的指令系统共包含五条机器指令：IN（输入）、OUT（输出）、ADD （加法）、STA（存数）、JMP（无条件转移）。STA和JMP为直接寻址。 2. 题目分析及设计原理 通过IN单元输入数据送R0寄存器，然后寄存器和自身相加，再将结果保存到存储器并送OUT单元显示出来，最后无条件跳转，又重复执行。 结合数据通路图设计指令。 数据通路图
注意读写逻辑控制信号的控制。读写控制逻辑如下： 3.指令设计及编码 模型机的指令系统及指令格式如下： 助记符机器指令码说明 IN RD,P XXXX XX RD p IN->RD ADD RD,RS,D XXXX RS RD RS+RD->RD STA M D,RD XXXX M RD D R0->E OUT P,RS XXXX RS XX P RS->LED JMP M D XXXX M XX D E->PC 指令格式为： 指令编码为：
;//************Start Of Main Memory Data******// $P 00 20 ;START:IN R0 从IN单元读入数据送R0 $P 01 00 ;ADD R0,RO 和自身相加，结果送 $P 02 10 ;STA 将结果存入主存 $P 03 80 ;OUT R0 输出结果 $P 04 E0 ;JMP START 跳转到00单元 $P 05 00 $P 06 50 ;HLT 停机 ;//************End Of Main Memory Data******// 4.微指令设计及编码 微指令格式 23 22 21 20 10 18-15 14-12 11-9 8-6 5-0 M23 CN WR RD IOM S3-S0 A字段B字段C字段MA5-MA0 微指令数据流程图
计算机组成原理课程综述
合肥学院 计算机组成原理综述论文 题目计算机组成原理综述系部计算机科学与技术系专业网络工程 班级网工（2）班 学生姓名邓传君 指导教师张向东 2014 年12 月24 日 计算机组成原理课程综述
内容摘要： 计算机组成原理(COMPUTER ORGANIZATION)是依据计算机体系结构，在确定且分配了硬件子系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，以及它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性，这点上说计算机组成原理是计算机体系结构的逻辑实现。 关键词：存储、指令、CPU、控制器、微命令 一、计算机组成原理课程综述 计算机组成原理是计算机应用和计算机软件专业以及其他相关专业必修的专业基础课，它主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理及设计方法。教学实践证明，通过对该课程的学习，对于建立整机概念，研究各功能部件的相互连接与相互作用，进行各功能部件的逻辑设计，都有着重要的意义。组成原理是计算机类专业的一门主干必修课程，它以层次结构的观点来叙述计算机各主要功能部件及组成原理；以数据信息和控制信息的表示、处理为主线来组织教学。课程内容按横向方式组织，即不是自始至终介绍某一特定计算机的组成和工作原理，而是从一般原理出发，结合实例加以说明。 二、计算机组成原理内容和基本原理 下面是我对这门课程知识点的理解： 1.计算机有运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。 2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。 3.指令和数据均用二进制数表示。 4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。 5.指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。 6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。 典型的冯·诺依曼机是以运算器为中心的，现代的计算机已转化为以存储器为中心： 1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。 2.存储器用来存放数据和程序。 3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。 4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告 ——微程序控制器实验 一.实验目的: 1.能瞧懂教学计算机(TH-union)已经设计好并正常运行的数条基本指令的功能、格式及执 行流程。并可以自己设计几条指令,并理解其功能,格式及执行流程,在教学计算机上实现。 2.深入理解计算机微程序控制器的功能与组成原理 3.深入学习计算机各类典型指令的执行流程 4.对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念 5.学习微程序控制器的设计过程与相关技术 二.实验原理: 微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器与地址转移逻辑三大部分组成。 其工作原理分为: 1、将程序与数据通过输入设备送入存储器; 2、启动运行后从存储器中取出程序指令送到控制器去识别,分析该指令要求什么事; 3、控制器根据指令的含义发出相应的命令(如加法、减法),将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算,再把运算结果送回存储器指定的单元中; 4、运算任务完成后,就可以根据指令将结果通过输出设备输出 三.微指令格式: 其中高八位为下地址字段、其余各位为控制字段、 1)微地址形成逻辑 TH—UNION 教学机利用器件形成下一条微指令在控制器存储器的地址、 下地址的形成由下地址字段及控制字段中的CI3—SCC控制、当为顺序执行时,下地址字段不起作用、下地址为当前微指令地址加1;当为转移指令(CI3—0=0011)时,由控制信号SCC 提供转移条件,由下地址字段提供转移地址、 2)控制字段 控制字段用以向各部件发送控制信号,使各部件能协调工作。 控制字段中各控制信号有如下几类: ①对运算器部件为了完成数据运算与传送功能,微指令向其提供了24位的控制信号,包括:4位的A、B口地址,用于选择读写的通用积存器３组３位的控制码I８－I６、 I５－I３、I２－I６,用于选择结果处置方案、运算功能、数据来源。 ３组共７位控制信号控制配合的两片GAL20V8 3位SST,用于控制记忆的状态标志位 2位SCI,用于控制产生运算器低位的进位输入信号 2位SSH,用于控制产生运算器最高,最地位(与积存器)移位输入信号 ②对内存储器I/O与接口部件,控制器主要向它们提供读写操作用到的全部控制信号,共3位,即MRW
计算机组成原理指令系统设计
课程设计说明书 题目: 指令系统设计 院系：计算机科学与工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2013年 11 月 25 日
安徽理工大学课程设计（论文）任务书 2013年11月25日
安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表
摘要 在飞速发展的科技社会中，计算机被应用到各行各业，各个领域中。人们渐渐地步入自动化、智能化的生活阶段。本次计算机组成原理课程设计课题是基本模型机的设计与实现。利用CPU与简单模型机来实现计算机组成原理课程及实验中所学到的实验原理和编程思想，硬件设备自拟，编写指令的应用程序，用微程序控制器实现了一系列的指令功能，最终达到将理论与实践相联系。本次设计完成了各指令的格式以及编码的设计，实现了各机器指令微代码，设计基本模型机的指令系统（包括逻辑与，逻辑或，算术加，减运算，输入，输出，转移，传送指令），形成具有一定功能的完整的应用程序。 简言之，这次设计，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一条微程序，一条微程序又有若干微指令组成，一条微指令的功能由24位操作信号（即控制位）实现。 这一课题的实现不仅使我们对各种微指令有了熟练的掌握，更对有关知识的深入学习打下基础。关键词：指令系统，微指令，机器指令，异或
目录 1.系统分析 (1) 1.1 设计准备 (1) 1.2 设计目标 (3) 2.系统设计 (4) 2.1 指令、微指令系统设计 (4) 2.2 模型机的微指令设计 (5) 2.3 异或程序设计 (6) 3.系统实现 (7) 3.1 程序编写与分析 (7) 3.3 调试结果 (8) 4.总结 (10) 4.1 设计体会 (10) 4.2设计改进 (10) 参考文献 (11)
计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设 计报告 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
南通大学计算机科学与技术学院计算机组成原理课程设计 报告书 课题名模型计算机的设计与实现 班级计123班 姓名流星雪雨 学号 指导教师顾辉 日期
目录
1 设计目的 1．融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，加深计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。 2．学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和调试的实践和经验。 2 设计内容 1．根据给定的数据格式和指令系统，设计一台微程序控制的模型计算机。 2．根据设计图，在QUARTUS II环境下仿真调试成功。 3．在调试成功的基础上，整理出设计图纸和相关文件，包括： （1）总框图（数据通路图）； （2）微程序控制器逻辑图； （3）微程序流程图； （4）微程序代码表； （5）设计说明书及工作小结。 3 设计要求 （1）对指令系统中的各条指令进行分析，得出所需要的占领周期与操作序列，以便确定各器件的类型和数量； （2）设计总框图草图，进行各逻辑部件之间的互相连接，即初步确定数据通路，使得由指令系统所要求的数据通路都能实现，并满足技术指标的要求；
（3）检查全部指令周期的操作序列，确定所需要的控制点和控制信号；（4）检查所设计的数据通路，尽可能降低成本，简化线路，优化性能。以上过程可以反复进行，以便得到一个较好的方案。 4 数据格式与指令系统 数据格式 数据字规定采用定点整数补码表示法，字长8位，其中最高位为符号位，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 指令系统 本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下： 7 6543210 IN ADD STA OUT JMP IN指令为单字长（字长为8bits）指令，其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。 ADD指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为A的数相加，结果存放