组成原理报告

武汉理工大学华夏学院课程设计

课程名称计算机组成原理

题目模型机设计与实现

系名信息工程系

专业班级软件工程1121

姓名邓燕蓉______

成绩__________________

指导教师田小华

2014 年6 月22 日

课程设计任务书

学生姓名：邓燕蓉专业班级：软件工程1121班

指导教师：王小华工作单位：华夏学院组成原理教研室设计题目：模型机设计与实现

设计目的

1. 巩固和加深所学的硬件系统知识；

2. 学习和掌握硬件系统的设计方法；

3．掌握计算机各模块的原理和相互关系,建立计算机整机概念

4．利用基本模型机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握CPU的基本结构和控制流程，掌握指令执行的基本过程。

设计任务（在规定的时间内完成下列任务）

1．掌握CISC微控制器功能与微指令格式

2．设计五条机器指令,并编写对应的微程序

3．在TDN-CM+教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果

时间安排

1.第18周周1(6月16日下午):全体集中讲解课程设计原理与方法

2.第18周周1～5(6月16～22日):分班调试，撰写设计报告

具体要求

1．6月16日周1：熟悉任务，掌握设备

2．周2：完成模型机的实验线路连接

3．周3：调试模型机，记录实验结果

4．周3：拟定课程设计报告大纲

5．周4：撰写并打印课程设计报告

指导教师签名：田小华2014 年6 月22 日

教研室主任签名：2014 年6 月28 日

目录

1.设计题目 (1)

2.设备 (1)

3.设计目的 (1)

4.设计任务 (1)

5.程设计内容 (1)

5.1课程设计原理 (1)

5.2 微指令格式 (2)

5.3微指令二进制代码表 (3)

5.4 实验步骤 (4)

5.4.1实验接线图 (4)

5.4.2操作步骤 (5)

6.试验运行结果图 (7)

7．课程设计总结 (8)

7.1每条机器的为程序 (8)

7.2课程设计心得.................................................................................. 错误！未定义书签。

《组成原理》课程设计报告

1.设计题目

模型机设计与实现

2.设备

TDN-CM组成原理实验系统,排线若干，PC

3.设计目的

1. 巩固和加深所学的硬件系统知识；

2. 学习和掌握硬件系统的设计方法；

3．掌握计算机各模块的原理和相互关系,建立计算机整机概念

4．利用基本模型机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握CPU的基本结构和控制流程，掌握指令执行的基本过程。

4.设计任务

1．掌握CISC微控制器功能与微指令格式

2．设计五条机器指令,并编写对应的微程序

3．在TDN-CM+教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果

5.课程设计内容

5.1课程设计原理

采用五条机器指令:IN,ADD,STA,OUT,JMP

地址（二进制）内容助记符说明

0000 0000 0000 0000 IN R0 “INPUT DEVICE(班号)”→R0

0000 0001 0001 0000 ADD [0AH],R0 R0+M[0AH] →R0

0000 0010 0000 1010

0000 0011 0010 0000 STA R0,[0BH] R0→M[0BH]

0000 0100 0000 1011

0000 0101 0011 0000 OUT [0BH] M[0BH] →LED 0000 0110 0000 1011

0000 0111 0100 0000 JMP 00H 00H→ PC

0000 1000 0000 0000

0000 1001

0000 1010 0000 1001 学号(9号同学) 0000 1011 求和结果(班号加学号) 实验数据通路框图如图5.1-1所示。

图5.2-1实验数据通路框图

5.2 微指令格式

实验过程中使用的机器指令的微指令格式如图5.2-1所示。

图5.2-1 微指令格式微程序流程图如图5.2-2所示。

图5.2-2 微指令流程图

5.3微指令二进制代码表

微指令二进制代码表，详见表5.2-3所示。

表5.2-3 微指令二进制代码表

5.4 实验步骤

5.4.1实验接线图

实验接线图如图5.4.1-1所示。注意：接线过程中不得有任何错误!

图5.4.1-1 实验连线图

5.4.2操作步骤

⑴微控器编程开关拨至RUN,“STEP”→STEP,“STOP”→RUN

⑵实验箱利用COM1口与微机连接，实验箱加电，启动微机：

①进入安装实验系统的目录，例如D：\CMP；

②对实验箱复位；

③桌面上选择:CMP图标，运行CMP.EXE，进入实验运行环境；

④选择转载菜单的装载功能: C:\TANGDU\CMP\SAMPLE\EX1.TXT

⑤选择数据通路图标：开关置班号01,内存0AH单元置学号

⑥CLR:1→0→1

⑦运行菜单的连续运行功能，若运行正确，将在“OUTPUT”模块看到十六进制的结果：

班号加学号的和

⑧采用单步或连续运行方式执行机器指令程序，请参照机器指令程序及微程序流程图，将实验结果与程序的理论分析结果进行比较，验证实验系统执行机器指令程序的正确性。

EX1文本文件内容如下：

机器指令程序: $P0000

$P0110

$P020A

$P0320

$P040B

$P0530

$P060B

$P0740

$P0800

$P0A09

机器指令对应的微程序:$M00018110

$M0101ED82

$M0200C048

$M0300E004

$M0400B005

$M0501A206

$M06959A01

$M0700E00D

$M08001001

$M0901ED83

$M0A01ED87

$M0B01ED8E

$M0C01ED96

$M0D028201

$M0E00E00F

$M0F00A015

$M1001ED92

$M1101ED94

$M1200A017

$M13018001

$M14002018

$M15070A01

$M1600D181

$M17070A10

$M18068A11

若运行不正确，首先检查连线有无错误

6.试验运行结果图

学号是29H，班号是01H。试验运行结果图如图6-1所示。

6-1 试验运行结果图

7．课程设计总结

7.1给出每条机器指令的微程序(十六进制格式)

IN:01H: 01ED82H

02H: 00C048H

10H: 01ED92H

ADD:

01H:

02H:

11H:

03H:

04H:

05H:

06H:

STA:01H→02H→12H→07H→15H

OUT:01H→02H→13H→16H→17H→25H

JMP:01H→02H→14H→26H

7.2课程设计心得

本次实验大体上分为三步。首先，是连接电路。其次，装载课程设计指导书上设计的程序并测试运行，通过运行程序情况和数据在总线上的流动了解各功能部件的工作原理和工作机制以及流程图各指令的含义。最后，自己设计程序并装载运行并检验运行结果。对于自己要设计的程序首先根据题目要求写出它的汇编格式，再根据这个汇编格式写出机器指令并设计出微程序流程图。最后根据所设计的微程序流程图写出其微指令代码。这些工作完成后把所设计的机器指令和微程序代码改写成指定的格式装载到实验系统上运行，观察运行过程和设计目的是否一致。如果不一致,要进行适当的修改直到一致为止。经过多次修改，最终实现设计要求。

通过这次实验设计是我加深了对机器指令和微指令的理解和计算机计算流程的了解。本次课程设计我们要设计一台微程序控制的模型机,了解了一个比较成熟的模型机

的实现,完成对计算机组成原理这门课程的综合应用,达到学习本书的作用.作为一个计算机系生这是必需掌握的。使我们对数据选择器、移位器、加法器、运算器、存储器和微程序控制器，有了比较透彻的认识。由于计算机设计的部件较多、结构原理较复杂，对于我们这样的初设计者来说感到无从下手。在设计过程中，我们从开始的粗略的一个概念，到中间的疑惑与焦虑，到解决了问题的快乐。这对于我们以后工作也有着很大的好处，培养了我们遇到问题，分析问题，解决问题各个方面上的能力。设计结束了，从中我们也学到了不少知识.虽然计算机组成原理的课程设计与学习已经结束,可我们的学习之路并没有结束，我们会继续学习其相关的知识，以适应社会的发展与需要.这样才能真正成为一名合格的大学生.