计算机组成原理课程设计务书
题目： 模型机设计—1
学生姓名： 学 号：
班级：计算机科学技术班 指导老师：
计算机组成原理课程设计题目简介
该设计求学成根计算机组成原理课程学知识设计开发套简单模型算计
通简单计算机设计达计算机基组成部件功设计微程序控制器设计微指令微程序编制调试等程更深解加深理课程理解通模型机设计调试连贯运计算机组成原理课程学知识建立计算机整体概念加深计算机时间空间概念理解
二计算机组成原理课程设计务
1查阅文献资料般5篇
2教学实验模型机背景通调研分析现模型机建立带带8位 增减指令整机模型
3完成系统编程测试工作
4撰写设计说明书
5做答辩工作
三 计算机组成原理课设设计容功指标
1 根务求设计整体系统方案
2 存储系统：模型机存储模块说明存储器输入输出时序模块连接方式等
3 运算器：模型机器件组成带片间串行进位8位移位运算功运算器
4 微程序控制器模块：教学机系统设计微程序控制器
5 设计模型机指令系统：（含设计微指令格式微程序流程图条指令应微程序等）指令系统包括列指令：INOUTSTALDAJMPBZCCLRMOV
ADDSUBADCADTINCDECSBTSBC
6 解说明教学模型机输入输出模块
7 设计指令系统基础编制汇编语言程序进行调试通
8 整机设计分模块进行说明模块中数控制信号源功时序模块间数控制信号源功时序等
四 完成课程设计报告
1 设计题目设计务实验设备器材
2 整体设计方案设计原理容
3 画出模型机数通路图
4 画出设计模型机微程序流程图微程序
5 说明指令系统格式
6 说明模块中数控制信号源功时序模块间数控制信号源功时序等
7 调试情况调试程中遇问题解决设计编码回顾讨分析改进设想验体会等
[1] 计算机组成原理课程设计提交成果
1 设计说明书份容包括：
1） 中文摘100字关键词35
2） 前言
3) 设计目设计原理
4） 模型机逻辑结构框架
5) 运算器物理结构
6） 存储器系统组成说明
7） 指令系统设计指令格式分析
8) 微程序控制器逻辑结构功
9） 微程序设计实现（含微指令格式续址产生方法微程
序入口址形式）
10） 系统调试报告
11） 设计总结
2 刻制光盘张
(1) 设计（文）参考文献
1白中英 计算机组成原理 科学术出版社20068
2白中英 计算机组成原理题解题库实验 科学术出版社20068
3王爱英 计算机组成结构清华学出版社1999
4王诚 计算机组成结构清华学出版社1999清华学出版社1999
5唐朔飞 计算机组成原理高等教育出版社1993
七阶段时间安排（2周）
周次
日期
容
点
完 成
情 况
教 师
签 字
第
1
周
星期
教师讲解设计求准备参考资料
教室
星期二
分析系统方案设计
教室
星期四五
编程
教室
第
2
周
星期二
调试系统
教室
星期三四
编写设计说明书
教室
星期五
答辩
教室
2012年X月X日
目录
摘 5
前 言 6
正 文 7
设计目设计原理 7
11设计目 7
12设计原理 7
二总体设计 10
三详细设计 11
31运算器物理结构 11
32存储器系统组成说明 14
33指令系统设计指令分析 15
34微程序控制器逻辑结构功 17
35微程序设计实现 21
四系统调试 29
总 结 31
参考文献 32
致 谢 33
摘
着社会科技发展计算机应行业步入动化智化生活阶段次课程设计课题基模型机设计实现正体现点利CPU简单模型机实现计算机组成原理课程实验中学实验原理编程思想硬件设备拟编写指令应程序微程序控制器实现系列指令功终达理实践相联系根设计务书求设计实现完成简单计算机设计设计部分运算器存储器控制器微指令设计
中运算器运算芯片寄存器完成存储器总线寄存器构成硬布线方式实现控制器完成设计求
关键词：基模型机设计运算器存储器控制器
前 言
计算机组成原理计算机科学技术学科门核心专业基础课程课程位说先导课程续课程间起着承启作
计算机组成原理讲授单处理机系统组成工作原理课程教学具知识面广容难度更新快等特点次课程设计目加深计算机时间空间概念理解 增强计算机硬件计算机指令系统更进步解
计算机组成原理课程设计目加深计算机工作原理理解计算机软硬件间交互关系仅加深计算机时间空间关系理解更增加实现计算机软件硬件操作计算机条紊工作
正 文
设计目设计原理
11设计目
融会贯通计算机组成原理课程中章容通知识综合运加深计算机系统模块工作原理相互联系认识特硬连线控制器认识建立清晰整机概念计算机基组成部件设计部件间连接微程序控制器设计微指令微程序编制调试等程更深解加深理课程理解
掌握部件单元电路实验基础进步组成系统构造台基模型计算机
12设计原理
（1）运算器
设计中运算器数通路中运算器两片74LS181串形成8位字长ALU构成运算器输出三态门74LS245(U33)ALUO1插座实验时8芯排线部数总线BUSD0～D7插座BUS1～6中相连部数总线通LZD0～LZD7显示灯显示运算器两数输入端分二锁存器74LS273（U29U30）锁存两锁存器输入联连插座ALUBUS测试时通8芯排线连外部数总线EXD0～D7插座EXJ1～EXJ3中参运算数8位数开KD0～KD7三态门74LS245（U51）直接连外部数总线EXD0～EXD7通数开关输入数LD0～LD7显示
算术逻辑运算功发生器 74LS181（U31U32）功控制信号S3S2S1S0CNM行相连连SJ2插座测试时通6芯排线连6位功开关插座UJ2手动方式二进制开关S3S2S1S0CNM模拟74LS181（U31U32）功控制信号S3S2S1S0CNM电控制信号LDDR1LDDR2ALUB`SWB`手动方式二进制开关LDDR1LDDR2ALUBSWB模拟信号动手动两种方式产生通跳线器切换中ALUB`SWB`低电效LDDR1LDDR2高电效
信号T4脉信号手动方式进行实验时需跳线器J23T4手动脉发生开关输出端SD相连动手动脉开关获实验需单脉
带进位控制运算器增加进位控制部分中高位74LS181（U31）进位CN4通门UN4EUN2CUN3B进入UN5B输入端D写入脉T4AR信号控制T4脉信号手动方式进行实验时需跳线器J23T4手动脉发生开关输出端SD相连动手动脉开关获测试需单脉AR电控制信号（低电效）实现带进位控制实验图中出AR必须0电D型触发器74LS74（UN5B）时钟端CLK脉信号输入次运算进位结果CY锁存进位锁存器74LS74（UN5B）中
（2）存储器
存储器单元电路存放实验机机器指令数总线挂外部数总线EXD0～EXD7址总线址寄存器单元电路中址寄存器74LS273（U37）出址值8LED灯LAD0～LAD7显示高电亮低电灭手动方式输入数键盘提供三态门74LS245（U51）连外部数总线EXD0～EXD7实验时外部数总线EXD0～EXD78芯排线连部数总线BUSD0～BUSD7分时出址数读信号直接接写信号片选信号写入方式确定该存储器中机器指令读写分手动动两种方式手动方式 写信号WR` 提供片选信号CE`提供动方式写信号控制CPUP12提供片选信号控制CPUP11提供
址寄存器8位接入6264址A0～A7高4位A8～A12接实际容量256字节6264四控制线：CS1 第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线功表3—4示CS1片选线CE`控制（应开关CE）OE读线直接接WE写线WR`控制（应开关WE）CS2直接接+5V
（3）部件测试程中部件单元控制信号模拟产生总体测试微程序控制动产生部件单元控制信号实现特定指令功里测试计算机数通路控制微程序控制器完成CPU存中取出条机器指令指令执行结束指令周期全部微指令组成序列完成条机器指令应微程序
存储器RAM中装入程序数检查写入否正确运行存储器中程序必须设计三控制操作微程序
·存储器读操作：拨动总清开关置控制开关SWBSWA0 0时求连线连续启动运行开关存储器RAM连续手动读操作
·存储器写操作：拨动总清开关置控制开关SWBSWA0 1时求连线启动运行开关存储器RAM进行连续手动写入
·运行程序：拨动总清开关置控制开关SWBSWA1 1时求连线启动运行开关转入第01号取址微指令启动程序运行
述三条控制指令两开关SWCSWA状态设置定义：
SWB
SWA
控制台命令
0
0
1
0
1
1
读存
写存
启动程序
(4) 指令寄存器
指令寄存器保存前正执行条指令执行条指令时先存取缓寄存器中然传送指令寄存器指令划分操作码址码字段二进制构成执行条定指令必须操作码进行测试P(1)通节拍脉T4控制便识求操作指令译码器根指令中操作码进行译码强置微控器单元微址条微指令指相应微程序首址
二总体设计
基整机模型数框图图21示计算机数通路控制微程序控制器完成CPU存中取出条机器指令指令执行结束指令周期全部微指令组成序列完成条机器指令应微程序
图21：模型机数通路图
数通路程序计数器PC址送存址寄存器根址寄存器容找相应存储单元
存储器中数指令时数RAM送总线总线送IR中
存储器中数需加工数时数RAM送总线动总线送通寄存器中等加工
数加工程中两数总线数分分时压入两暂存器中等运算部件加工数加工完成运算结果通三太门送总线
三态门控制时微控制器控制
三详细设计
31运算器物理结构
运算器模块两片74LS181暂存器两片74LS273等构成中74LS181通控制器相应控制指令进行某种运算具体S0S1 S2S3S4M决定T4工作脉正跳变效寄存器堆模块实验计算机提供28位通寄存器保存操作数中间运算结果运算器运算速度指令系统设计等密切关系
面芯片74LS181控制逻辑引脚功表逻辑引脚图表31示：
表31：74LS181控制逻辑引脚功表
Cn+4 A0~A3 F0~F3
74LS181
B0~B3
Cn M S0 S1 S2 S3
图31：74LS181逻辑引脚图
中引脚功示：
M：算术逻辑运算选择输入
M0 算术运算 M1 逻辑运算
Cn：带带进位运算选择输入
Cn 0 带进位 Cn 1 带进位
S3～S0：函数选择输入A3～A0：4位输入数B3～B0：4位输入数
F3～F0：4位表示运算结果输出C n+4：进位输出
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8
74LS273
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CLK CLR
图32：74LS273引脚图
中Q0Q7表示寄存器8位数输出D0—D7表示寄存器中输入8位数引脚CLK进行寄存器选定操作高电位时T4信号起选定寄存器进行数输入
8位运算器结构框图图33示：
图33：8位运算器结构框图
该运算器中两片74LS181组成算术逻辑运算数源74LS273寄存器提供74LS273产生8位数分送入74LS181运算器中进行相应运算进行数传送LDDR1LDDR2T4信号控制LDDR1T4高电时选定相应寄存器进行数输入理LDDR2T4然相应运算产生结果通总线送回寄存器中整数运送程相应控制信号提供S0S1 S2S3S4M通控制器相关指令控制进行某种算数运算逻辑运算整数指令通数总线控制总线址总线进行传送
32存储器系统组成说明
321存储器详细设计
图34：存储器结构框图
说明：该存储器采级cache存储器结构存放试验机机器指令数总线挂外部数总线EXD0～EXD7址总线址寄存器单元电路中址寄存器74LS273（U37）出址值8LED灯LAD0～LAD7显示高电亮低电灭手动方式输入数8位数开关KD0～KD7提供三态门74LS245（U51）连外部数总线EXD0～EXD7实验时外部数总线EXD0～EXD78芯排线连部数总线BUSD0～BUSD7分时出址数读信号直接接写信号片选信号写入方式确定该存储器中机器指令读写分手动动两种方式手动方式 写信号WR` 提供片选信号CE`提供动方式写信号控制CPUP12提供片选信号控制CPUP11提供
址寄存器8位接入6264址A0～A7高4位A8～A12接实际容量256字节6264四控制线：CS1 第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线CS1片选线CE`控制（应开关CE）OE读线直接接WE写线WR`控制（应开关WE）CS2直接接+5V
图中信号线LDAR 开关LDAR提供T3试验机时序模块电路TS3提供
33指令系统设计指令分析
331数格式
数格式表32示：
表32：数格式
7
6 5 4 3 2 1 0
符 号
尾 数
332指令格式
模型机设计四类指令十条中包括算术指令逻辑指令IO指令存算指令取算指令转移指令
(2) 算术指令
设计7条算术指令单字节表示寻址方式采寄存器寻址格式表33示：
表33：算数指令格式
7 6 5 4
3 2
1 0
OPCODE
RS
DS
中OPCODE操作码RS源寄存器DS目寄存器规定示：
RSRD
选定寄存器
00
01
10
R0
R1
R2
(3) 访存指令转移指令
设计2条访问指令：存算STA取算LDA2条转移指令：条件转移指令JMP进位跳转指令BZC指令格式表34示：
表34：访问指令转移指令格式
7 6
5 4
3 2
1 0
0 0
M
OPCODE
RD
D
中OPCODE操作码RD源寄存器址(LADSTA指令)D 位移量M寻址模式定义示：
寻址模式M
效址
说 明
00
01
10
11
ED
E(D)
E(RI)+D
E(RD)+D
直接寻址
间接寻址
RI变址寻址
相选址
模型机规定变址RI寄存器R2
(4) IO指令
输入IN指令输出指令OUT指令采单字节指令格式表35示：
表35：IO指令格式
7 6 5 4
3 2
1 0
OPCODE
addr
RD
中addr01时选中输入数开关KD0~KD7作输入设备addr10选中2位数码作输出设备
333指令系统
模型机13条基指令中算术指令7条访存指令程序控制指令4条输入输出指令2条表36列出条指令格式汇编符合指令功
表36指令格式
汇编符号
指令格式
功
CLR rd
MOV rs rd
ADD rs rd
SUB rs rd
0111 00 rd
0110 rs rd
1000 rs rd
1001 rs rd
0→rd
rs→rd
rs+rd→rd
rdrs→rd
XOR rs rd
AND rs rd
OR rs rd
1010 rs rd
1o11 rs rd
1100 rs rd
rs异rd→rd
rs∧rd→rd
rs∨rd→rd
LDA M D rd
STA M D rd
JMP M D
JMP M D
00 M 00 rd
00 M 01 rd
00 M 10 rd
00 M 11 rd
(E)→rd
rd→(E)
E→PC
cy1时 E→PC
IN addr rd
OUT addr rd
0100 01 rd
0101 10 rd
addr→rd
rd→addr
34微程序控制器逻辑结构功
微程序控制器结构微指令格式密切相关
微程序控制器结构框图图35示控制存储器微址寄存器微命令寄存器址转移逻辑部分组成微址寄存器微命令寄存器两者总长度条微指令长度二者合起称微指令寄存器
图35：微程序控制器结构框图
1．控制存储器
ROM中存放微程序全部微指令ROM容量取决微指令总数假控制器需128条微指令微址寄存器长度7位ROM字长取决微指令长度果微指令32位ROM字长32位实际应中ROM采EPROME2PROMEAROM户写入修改微程序较方便
2．微命令寄存器
微命令寄存器暂存控制存储器中读出前微指令中控制字段测试判字段信息8D寄存器组成
3．微址寄存器
微址寄存器暂存控制存储器读出前微指令址字段信息带RDSD强置端D触发器组成中时钟端D端配合做ROM读出入SD进行址修改
4．址转移逻辑
微指令ROM读出直接出条微指令址址放微址寄存器中微程序出现分支时通址转移逻辑修改微址寄存器容修改微址读出条微指令址转移逻辑组合逻辑电路输入前微指令判测试字段Pi执行部件反馈状态条件时间素T4
5．控制时序信号
图中标明基机器周期中控制时序信号例周期T4时间微址寄存器容ROM中读条微指令段时间读出前周期T1时间入微指令寄存器T2T3时间控制执行部件进行操作T4时间修改微址寄存器容读出条微指令
微控制器寄存器两片74LS273片74LS175构成微命令存储器中读出保存续模块提供信息根节拍信号进行读
址转移部分74LS245作6带强制端触发器构成寄存器构成强制端没输入时微存储器读出条址果强制端输入强制端定址强制端址分支时候出
三74LS138够成址译码部分分应ABC字段
微控制器物理设计
微控制器设计中根求微控制微控存3片2816
构成中片256字节没全考虑整模型机8位三片2816实现位扩张构成24长度微指令根起设计求物理设计逻辑图图36示
图36 物理设计图
35微程序设计实现
351指令格式
微指令长24位控制位序表37示：
表37：微指令格式
微程序
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
控制信号
3
2
1
0
M
CN
WE
B1
B0
A
微程序
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
控制信号
B
C
uA5
uA4
uA3
uA2
uA1
uA0
A字段 B字段 C字段
表37解释：
S3 S2 S1 S0 M
微运算器74LS181芯片控制信号详见表37
微W＼R信号RAMOUT进行写操作高电写效
B1B0
外部设备（RAM OUTPUT INPUT）址进行译码B0B100时
INPUT 选中 B0B1 01时RAM（CE）选中B0B110OUTPUT选中 B0B111时外部设备选中
A字段：
LDRi：寄存器输入选中具体选择指令寄存器（IR）低2位（I1I0）配合I1I000时输入R0寄存器I1I001时R1I1I010时R2
LDDR1：暂存器DR1选中
LDDR2：暂存器DR2选中
LDIR：指令寄存器IR选中
LOAD：总线数直接装载PC计数器
LDAR：址寄存器AR选
B字段 ：
RSB：源寄存器输出选中具体选择指令寄存器（IR）34位（I3I2）配合I3I200时输入R0寄存器I3I201时R1I3I210时R2
RDB：目寄存器输出选中具体选择指令寄存器（IR）低2位（I1I0）配合I1I000时输入R0寄存器I1I001时R1I1I010时R2
RIB：变址寄存器选中机定固定R2
299B：移位寄存器输出选中
ALUB：逻辑运算单元结果输出
PCB ：PC计数器输出
C字段 ：
P（1）：分支判断1指令寄存器（IR）高四位（IR7IR4）作测试条件分16分支
P（2）：分支判断2指令寄存器（IR）三四位（IR3IR2）作测试条件4分支
P（3）：分支判断3CYZI作测试条件两分支
P（4）：分支判断4开关SWBSBA作测试条件4分支控制台控制区 （读程序写程序运行程序）
AR：进行算术运算时否影响进位判零标志控制位 选中时进行带进位运算
LDPC：PC计数信号选中
UA5……UA0：步微址
指令续址产生方法没跳转指令中六位条微指令入口址跳转指令根跳转条件微控制器根相应条件址址直接送控制器址强制端条指令址
微程序序控存中存放系统初始化时候指令00H址开始00H址中存放条跳转指令直接跳转01H中存放真正控制程序功指令机器根指令条执行微控制器控制机器根指令进行条紊工作
指令入口址形成根机器指令高四位进行判断出条微指令应相应址址编制微指令应存突
352微程序流程图
根指令设计出微程序流程图图37示：
01
01
01
1A
19
31
30
1C
2D
2B
2A
29
24
20
23
22
21
220
STA
LOD
JMP
BZC
0B
0A
09
08
07
O6
05
04
O3
18
MOV
OUT2
17
16
152
142
132
122
11
11(相)
10(变址)
01(间接)
00(直接)
10
10
02
OR
01
PC→AR
PC+1
RD→LED
RS→RD
ALU→0→RD
PC→AR
PC+1
PC→AR
PC+1
PC→AR
PC+1
PC→AR
PC+1
RAM→BUS
BUS→IR
P(1)
RD→BUS
BUS→DR2
RAM→BUS
BUS→DR1
SWE→BUS
BUS→RD
RAM→BUS
BUS→DR1
RAM→BUS
BUS→AR
RAM→BUS
BUS→AR
RS→BUS
BUS→DR1
RD→BUS
BUS→DR2
RS→BUS
BUS→DR1
R2→DR1
PC→DR2
RAM→BUS
BUS→AR
DR1+DR2→BUS→AR
BUS→DR1
RS→BUS
BUS→DR1
DR1+DR2→BUS→RD
RD→BUS
BUS→DR2
RD→BUS
BUS→DR2
DR1*DRA→BUS→RD
DR1异DR2→BUS→DR
BUS→IR
DR1→DR1
DR1+1→DR1
DR1+DR2→BUS→RD
R→BUS
BUS→RAM
DR1+DR2→
BUS→AR
P(2)
RAM→BUS
BUS→DR1
RAM→BUS
BUS→PC
RAM→BUS
BUS→R
P(3)
DR1→BUS
BUS→AR
RS→BUS
BUS→DR1
RD→BUS
BUS→DR2
DR1+DRA→BUS→RD
CLR
IN2
AND
XOR
SUB
ADD
26
25
24
28
27
2C
01
01
01
01
01
01
01
01
01
RS→BUS
BUS→DR1
图37 微程序流程图
微程序流程图中总涉13条机器指令分：
IN OUT STA LDA JMP BZC
CLR MOVE ADD SUB XOR AND
OR
中指令格式面已介绍
机器指令指令遵循 取址 译码 执行 访存 写回 5步骤取址总相操作图中标号 01H 作址指针寄存器中指令址根指令址出取出指令取址程指令需执行公操作
图中执行完公操作P(1)功译码里译码工作微控制器外围电路中分支方式条微指令址
指令中STA LDA JMP BZC 四条双字长指令四种寻址方式分直接间接变址相指令操作址时候先址然操作里设计程样思想指令译码程中四条指令方式直接判断应该执行什指令先判断应该样寻址方式先找应该操作存址进行操作
间接寻址方式STA指令：
第步：(01H)址指针(PC)中址送址寄存器（AR）中PC动加
第二步：(02H)存（RAM）中读出东西送总线送指令寄存器（IR）中
第三步：(10H)（IR）中容进行译码判断条指令址
第四步：（12H）STA指令条双子长指令次执行第步
第五步：（06H）存中数写DR1中
第六步：(07H) R2中容送DR2中
第七步：（08H）DR1DR2中数相加送AR中STA指令操作址进行判断执行种址
第八步：（20H）相应寄存器中容送RAM中
第九步：回原操作
353微指令
微指令格式表38示：
表38： 微指令格式
24 23 22 21 20 19 18 17 16
15 14 13
12 11 10
9 8 7
6 5 4 3 2 1
微址
S3 S2 S1 S0 M CN WE B1 B0
A
B
C
uA5… Ua0
01
000001011
110
110
110
000010
02
000001001
100
000
001
010000
10
000001011
110
110
110
000011
11
000001011
110
110
110
000100
12
000001011
110
110
110
000110
13
000001011
110
110
110
001001
14
000001000
001
000
000
000001
15
000001110
000
010
000
000001
16
000001011
001
001
000
000001
17
001110011
001
101
000
000001
18
000001011
010
001
000
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26
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27
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101
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010
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101
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000
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2A
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010
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2B
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001
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2C
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011
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000
101101
2D
011010011
001
101
000
000001
2E
000001011
011
010
000
101111
2F
101110011
001
101
000
000001
30
000001011
011
010
000
110001
31
111010011
001
101
000
000001
设计复杂模型机监控软件详细：
P00 44 IN 01R0
P01 46 IN 01R2
P02 88 ADD R2R0
P03 61 MOV ROR1
P04 A4 XOR R1R0
P05 3C BZC 0000
P06 00
微程序：
M01 82ED05
M02 50C004
M10 83ED05
M11 84ED05
M12 86ED05
M13 89ED05
M14 011004
M15 010407
M16 019205
M17 019A39
M18 23B205
M19 28A205
M1A 2CA205
M1B 2EA205
M1C 30E005
M03 A0E004
M04 05E004
M05 A0A004
M06 07B204
M07 08EA05
M08 A0A005
M09 0ABC04
M0A 0BEA05
M0B A08455
M20 019006
M21 019004
M22 81D108
M23 E48005
M24 018005
M25 81E104
M26 27B405
M27 419B95
M28 29A405
M29 2AAA09
M2A 2BAA01
M2B 019A95
M2C 2EB405
M2D 019A69
M2E 2FB405
M2F 019AB9
M30 31B405
M31 019CE9
四系统调试
PC00
PC01>AR00>RAM(44)
RAM(44)>IR44>微控器
INPUT(01)>R001
PC02>AR01>RAM(46)
RAM(45)>IR46>微控器
INPUT(02)>R002
PC03>AR02>RAM(B4)
RAM(88)>IR88>微控器
R001>DR1
R102>DR2
AUL03>R1
PC04>AR03>RAM(61)
RAM(61)>IR61>微控器
DR1>R003
PC05>AR04>RAM(A4)
RAM(A4)>IR A4>微控器
R003>DR1
R103>DR2
ALU03>R1
PC06>AR05>RAM(3C)
RAM(3C)>IR3C>微控器
PC08>AR07>RAM(00)
RAM(00)>AR00
2调试时问题解决
调试程序时理实践没结合起遇问题总结起点：
1接线错误 例：没检查排线否正常者粗心排线插孔没齐排线接错导致程序运行错误
2写程序时错误
总 结
通次课程设计进步熟悉计算机组成原理基知识时解模型机设计基程掌握基软硬件设计知识进行基运模型机设计中运知识学许设计技巧
次课程设计通查阅资料浏览网页解决基功部件功解课程设计中微控制器设计复杂项微控制器设计中译码电路翻译电路设计困难微指令设计中求精益求精细微极设计程需24位微指令中位细微设计
课程设计时间较短该模型机许意方二周课程设计提高实际操作力前学理升实践真正做学设计中遇困难微指令设计中微指令位正确判断正确识位微指令次做组成原理实验加深时序数流认识理解
参考文献
[1] 白中英 计算机组成原理 科学术出版社20068
[2] 白中英 计算机组成原理题解题库实验 科学术出版社20068
[3] 王爱英计算机组成结构清华学出版社1999
[4] 王诚计算机组成结构清华学出版社1999清华学出版社1999
[5] 唐朔飞 计算机组成原理高等教育出版社1993
致 谢
首先非常感谢学院开设计算机组成原理课程设计事计算机方面工作提供实战验奠定初步基础
次课程设计中特感谢指导老师杜红林老师辞辛苦辅导计算机组成原理老师XX老师学计算机组成原理程中付出辛劳汗水献诚挚谢意感谢队友学课程设计程中予帮助
专业知识学生活中问题问起时XX老师总问必答问题分析通通透透简明扼语言分析开难懂问题杜老师真处处学生着想认认真真工作老师XX老师认真负责工作态度严谨治学精神深厚理水收益匪浅成学工作榜样觉XX老师决止专业知识教育更迷雾中导航灯学知识时认识前位置市场联系指明方思想教育深思XX老师表示深深感谢衷敬意
次感谢次课程设计提供帮助谢谢
兰州理工学技术工程学院
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题目： 模型机设计—1
学生姓名： 学 号：
班级：计算机科学技术班 指导老师：
计算机组成原理课程设计题目简介
该设计求学成根计算机组成原理课程学知识设计开发套简单模型算计
通简单计算机设计达计算机基组成部件功设计微程序控制器设计微指令微程序编制调试等程更深解加深理课程理解通模型机设计调试连贯运计算机组成原理课程学知识建立计算机整体概念加深计算机时间空间概念理解
二计算机组成原理课程设计务
1查阅文献资料般5篇
2教学实验模型机背景通调研分析现模型机建立带带8位 增减指令整机模型
3完成系统编程测试工作
4撰写设计说明书
5做答辩工作
三 计算机组成原理课设设计容功指标
1 根务求设计整体系统方案
2 存储系统：模型机存储模块说明存储器输入输出时序模块连接方式等
3 运算器：模型机器件组成带片间串行进位8位移位运算功运算器
4 微程序控制器模块：教学机系统设计微程序控制器
5 设计模型机指令系统：（含设计微指令格式微程序流程图条指令应微程序等）指令系统包括列指令：INOUTSTALDAJMPBZCCLRMOV
ADDSUBADCADTINCDECSBTSBC
6 解说明教学模型机输入输出模块
7 设计指令系统基础编制汇编语言程序进行调试通
8 整机设计分模块进行说明模块中数控制信号源功时序模块间数控制信号源功时序等
四 完成课程设计报告
1 设计题目设计务实验设备器材
2 整体设计方案设计原理容
3 画出模型机数通路图
4 画出设计模型机微程序流程图微程序
5 说明指令系统格式
6 说明模块中数控制信号源功时序模块间数控制信号源功时序等
7 调试情况调试程中遇问题解决设计编码回顾讨分析改进设想验体会等
[1] 计算机组成原理课程设计提交成果
1 设计说明书份容包括：
1） 中文摘100字关键词35
2） 前言
3) 设计目设计原理
4） 模型机逻辑结构框架
5) 运算器物理结构
6） 存储器系统组成说明
7） 指令系统设计指令格式分析
8) 微程序控制器逻辑结构功
9） 微程序设计实现（含微指令格式续址产生方法微程
序入口址形式）
10） 系统调试报告
11） 设计总结
2 刻制光盘张
(1) 设计（文）参考文献
1白中英 计算机组成原理 科学术出版社20068
2白中英 计算机组成原理题解题库实验 科学术出版社20068
3王爱英 计算机组成结构清华学出版社1999
4王诚 计算机组成结构清华学出版社1999清华学出版社1999
5唐朔飞 计算机组成原理高等教育出版社1993
七阶段时间安排（2周）
周次
日期
容
点
完 成
情 况
教 师
签 字
第
1
周
星期
教师讲解设计求准备参考资料
教室
星期二
分析系统方案设计
教室
星期四五
编程
教室
第
2
周
星期二
调试系统
教室
星期三四
编写设计说明书
教室
星期五
答辩
教室
2012年X月X日
目录
摘 5
前 言 6
正 文 7
设计目设计原理 7
11设计目 7
12设计原理 7
二总体设计 10
三详细设计 11
31运算器物理结构 11
32存储器系统组成说明 14
33指令系统设计指令分析 15
34微程序控制器逻辑结构功 17
35微程序设计实现 21
四系统调试 29
总 结 31
参考文献 32
致 谢 33
摘
着社会科技发展计算机应行业步入动化智化生活阶段次课程设计课题基模型机设计实现正体现点利CPU简单模型机实现计算机组成原理课程实验中学实验原理编程思想硬件设备拟编写指令应程序微程序控制器实现系列指令功终达理实践相联系根设计务书求设计实现完成简单计算机设计设计部分运算器存储器控制器微指令设计
中运算器运算芯片寄存器完成存储器总线寄存器构成硬布线方式实现控制器完成设计求
关键词：基模型机设计运算器存储器控制器
前 言
计算机组成原理计算机科学技术学科门核心专业基础课程课程位说先导课程续课程间起着承启作
计算机组成原理讲授单处理机系统组成工作原理课程教学具知识面广容难度更新快等特点次课程设计目加深计算机时间空间概念理解 增强计算机硬件计算机指令系统更进步解
计算机组成原理课程设计目加深计算机工作原理理解计算机软硬件间交互关系仅加深计算机时间空间关系理解更增加实现计算机软件硬件操作计算机条紊工作
正 文
设计目设计原理
11设计目
融会贯通计算机组成原理课程中章容通知识综合运加深计算机系统模块工作原理相互联系认识特硬连线控制器认识建立清晰整机概念计算机基组成部件设计部件间连接微程序控制器设计微指令微程序编制调试等程更深解加深理课程理解
掌握部件单元电路实验基础进步组成系统构造台基模型计算机
12设计原理
（1）运算器
设计中运算器数通路中运算器两片74LS181串形成8位字长ALU构成运算器输出三态门74LS245(U33)ALUO1插座实验时8芯排线部数总线BUSD0～D7插座BUS1～6中相连部数总线通LZD0～LZD7显示灯显示运算器两数输入端分二锁存器74LS273（U29U30）锁存两锁存器输入联连插座ALUBUS测试时通8芯排线连外部数总线EXD0～D7插座EXJ1～EXJ3中参运算数8位数开KD0～KD7三态门74LS245（U51）直接连外部数总线EXD0～EXD7通数开关输入数LD0～LD7显示
算术逻辑运算功发生器 74LS181（U31U32）功控制信号S3S2S1S0CNM行相连连SJ2插座测试时通6芯排线连6位功开关插座UJ2手动方式二进制开关S3S2S1S0CNM模拟74LS181（U31U32）功控制信号S3S2S1S0CNM电控制信号LDDR1LDDR2ALUB`SWB`手动方式二进制开关LDDR1LDDR2ALUBSWB模拟信号动手动两种方式产生通跳线器切换中ALUB`SWB`低电效LDDR1LDDR2高电效
信号T4脉信号手动方式进行实验时需跳线器J23T4手动脉发生开关输出端SD相连动手动脉开关获实验需单脉
带进位控制运算器增加进位控制部分中高位74LS181（U31）进位CN4通门UN4EUN2CUN3B进入UN5B输入端D写入脉T4AR信号控制T4脉信号手动方式进行实验时需跳线器J23T4手动脉发生开关输出端SD相连动手动脉开关获测试需单脉AR电控制信号（低电效）实现带进位控制实验图中出AR必须0电D型触发器74LS74（UN5B）时钟端CLK脉信号输入次运算进位结果CY锁存进位锁存器74LS74（UN5B）中
（2）存储器
存储器单元电路存放实验机机器指令数总线挂外部数总线EXD0～EXD7址总线址寄存器单元电路中址寄存器74LS273（U37）出址值8LED灯LAD0～LAD7显示高电亮低电灭手动方式输入数键盘提供三态门74LS245（U51）连外部数总线EXD0～EXD7实验时外部数总线EXD0～EXD78芯排线连部数总线BUSD0～BUSD7分时出址数读信号直接接写信号片选信号写入方式确定该存储器中机器指令读写分手动动两种方式手动方式 写信号WR` 提供片选信号CE`提供动方式写信号控制CPUP12提供片选信号控制CPUP11提供
址寄存器8位接入6264址A0～A7高4位A8～A12接实际容量256字节6264四控制线：CS1 第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线功表3—4示CS1片选线CE`控制（应开关CE）OE读线直接接WE写线WR`控制（应开关WE）CS2直接接+5V
（3）部件测试程中部件单元控制信号模拟产生总体测试微程序控制动产生部件单元控制信号实现特定指令功里测试计算机数通路控制微程序控制器完成CPU存中取出条机器指令指令执行结束指令周期全部微指令组成序列完成条机器指令应微程序
存储器RAM中装入程序数检查写入否正确运行存储器中程序必须设计三控制操作微程序
·存储器读操作：拨动总清开关置控制开关SWBSWA0 0时求连线连续启动运行开关存储器RAM连续手动读操作
·存储器写操作：拨动总清开关置控制开关SWBSWA0 1时求连线启动运行开关存储器RAM进行连续手动写入
·运行程序：拨动总清开关置控制开关SWBSWA1 1时求连线启动运行开关转入第01号取址微指令启动程序运行
述三条控制指令两开关SWCSWA状态设置定义：
SWB
SWA
控制台命令
0
0
1
0
1
1
读存
写存
启动程序
(4) 指令寄存器
指令寄存器保存前正执行条指令执行条指令时先存取缓寄存器中然传送指令寄存器指令划分操作码址码字段二进制构成执行条定指令必须操作码进行测试P(1)通节拍脉T4控制便识求操作指令译码器根指令中操作码进行译码强置微控器单元微址条微指令指相应微程序首址
二总体设计
基整机模型数框图图21示计算机数通路控制微程序控制器完成CPU存中取出条机器指令指令执行结束指令周期全部微指令组成序列完成条机器指令应微程序
图21：模型机数通路图
数通路程序计数器PC址送存址寄存器根址寄存器容找相应存储单元
存储器中数指令时数RAM送总线总线送IR中
存储器中数需加工数时数RAM送总线动总线送通寄存器中等加工
数加工程中两数总线数分分时压入两暂存器中等运算部件加工数加工完成运算结果通三太门送总线
三态门控制时微控制器控制
三详细设计
31运算器物理结构
运算器模块两片74LS181暂存器两片74LS273等构成中74LS181通控制器相应控制指令进行某种运算具体S0S1 S2S3S4M决定T4工作脉正跳变效寄存器堆模块实验计算机提供28位通寄存器保存操作数中间运算结果运算器运算速度指令系统设计等密切关系
面芯片74LS181控制逻辑引脚功表逻辑引脚图表31示：
表31：74LS181控制逻辑引脚功表
Cn+4 A0~A3 F0~F3
74LS181
B0~B3
Cn M S0 S1 S2 S3
图31：74LS181逻辑引脚图
中引脚功示：
M：算术逻辑运算选择输入
M0 算术运算 M1 逻辑运算
Cn：带带进位运算选择输入
Cn 0 带进位 Cn 1 带进位
S3～S0：函数选择输入A3～A0：4位输入数B3～B0：4位输入数
F3～F0：4位表示运算结果输出C n+4：进位输出
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8
74LS273
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CLK CLR
图32：74LS273引脚图
中Q0Q7表示寄存器8位数输出D0—D7表示寄存器中输入8位数引脚CLK进行寄存器选定操作高电位时T4信号起选定寄存器进行数输入
8位运算器结构框图图33示：
图33：8位运算器结构框图
该运算器中两片74LS181组成算术逻辑运算数源74LS273寄存器提供74LS273产生8位数分送入74LS181运算器中进行相应运算进行数传送LDDR1LDDR2T4信号控制LDDR1T4高电时选定相应寄存器进行数输入理LDDR2T4然相应运算产生结果通总线送回寄存器中整数运送程相应控制信号提供S0S1 S2S3S4M通控制器相关指令控制进行某种算数运算逻辑运算整数指令通数总线控制总线址总线进行传送
32存储器系统组成说明
321存储器详细设计
图34：存储器结构框图
说明：该存储器采级cache存储器结构存放试验机机器指令数总线挂外部数总线EXD0～EXD7址总线址寄存器单元电路中址寄存器74LS273（U37）出址值8LED灯LAD0～LAD7显示高电亮低电灭手动方式输入数8位数开关KD0～KD7提供三态门74LS245（U51）连外部数总线EXD0～EXD7实验时外部数总线EXD0～EXD78芯排线连部数总线BUSD0～BUSD7分时出址数读信号直接接写信号片选信号写入方式确定该存储器中机器指令读写分手动动两种方式手动方式 写信号WR` 提供片选信号CE`提供动方式写信号控制CPUP12提供片选信号控制CPUP11提供
址寄存器8位接入6264址A0～A7高4位A8～A12接实际容量256字节6264四控制线：CS1 第片选线CS2第二片选线OE读线WE写线CS1片选线CE`控制（应开关CE）OE读线直接接WE写线WR`控制（应开关WE）CS2直接接+5V
图中信号线LDAR 开关LDAR提供T3试验机时序模块电路TS3提供
33指令系统设计指令分析
331数格式
数格式表32示：
表32：数格式
7
6 5 4 3 2 1 0
符 号
尾 数
332指令格式
模型机设计四类指令十条中包括算术指令逻辑指令IO指令存算指令取算指令转移指令
(2) 算术指令
设计7条算术指令单字节表示寻址方式采寄存器寻址格式表33示：
表33：算数指令格式
7 6 5 4
3 2
1 0
OPCODE
RS
DS
中OPCODE操作码RS源寄存器DS目寄存器规定示：
RSRD
选定寄存器
00
01
10
R0
R1
R2
(3) 访存指令转移指令
设计2条访问指令：存算STA取算LDA2条转移指令：条件转移指令JMP进位跳转指令BZC指令格式表34示：
表34：访问指令转移指令格式
7 6
5 4
3 2
1 0
0 0
M
OPCODE
RD
D
中OPCODE操作码RD源寄存器址(LADSTA指令)D 位移量M寻址模式定义示：
寻址模式M
效址
说 明
00
01
10
11
ED
E(D)
E(RI)+D
E(RD)+D
直接寻址
间接寻址
RI变址寻址
相选址
模型机规定变址RI寄存器R2
(4) IO指令
输入IN指令输出指令OUT指令采单字节指令格式表35示：
表35：IO指令格式
7 6 5 4
3 2
1 0
OPCODE
addr
RD
中addr01时选中输入数开关KD0~KD7作输入设备addr10选中2位数码作输出设备
333指令系统
模型机13条基指令中算术指令7条访存指令程序控制指令4条输入输出指令2条表36列出条指令格式汇编符合指令功
表36指令格式
汇编符号
指令格式
功
CLR rd
MOV rs rd
ADD rs rd
SUB rs rd
0111 00 rd
0110 rs rd
1000 rs rd
1001 rs rd
0→rd
rs→rd
rs+rd→rd
rdrs→rd
XOR rs rd
AND rs rd
OR rs rd
1010 rs rd
1o11 rs rd
1100 rs rd
rs异rd→rd
rs∧rd→rd
rs∨rd→rd
LDA M D rd
STA M D rd
JMP M D
JMP M D
00 M 00 rd
00 M 01 rd
00 M 10 rd
00 M 11 rd
(E)→rd
rd→(E)
E→PC
cy1时 E→PC
IN addr rd
OUT addr rd
0100 01 rd
0101 10 rd
addr→rd
rd→addr
34微程序控制器逻辑结构功
微程序控制器结构微指令格式密切相关
微程序控制器结构框图图35示控制存储器微址寄存器微命令寄存器址转移逻辑部分组成微址寄存器微命令寄存器两者总长度条微指令长度二者合起称微指令寄存器
图35：微程序控制器结构框图
1．控制存储器
ROM中存放微程序全部微指令ROM容量取决微指令总数假控制器需128条微指令微址寄存器长度7位ROM字长取决微指令长度果微指令32位ROM字长32位实际应中ROM采EPROME2PROMEAROM户写入修改微程序较方便
2．微命令寄存器
微命令寄存器暂存控制存储器中读出前微指令中控制字段测试判字段信息8D寄存器组成
3．微址寄存器
微址寄存器暂存控制存储器读出前微指令址字段信息带RDSD强置端D触发器组成中时钟端D端配合做ROM读出入SD进行址修改
4．址转移逻辑
微指令ROM读出直接出条微指令址址放微址寄存器中微程序出现分支时通址转移逻辑修改微址寄存器容修改微址读出条微指令址转移逻辑组合逻辑电路输入前微指令判测试字段Pi执行部件反馈状态条件时间素T4
5．控制时序信号
图中标明基机器周期中控制时序信号例周期T4时间微址寄存器容ROM中读条微指令段时间读出前周期T1时间入微指令寄存器T2T3时间控制执行部件进行操作T4时间修改微址寄存器容读出条微指令
微控制器寄存器两片74LS273片74LS175构成微命令存储器中读出保存续模块提供信息根节拍信号进行读
址转移部分74LS245作6带强制端触发器构成寄存器构成强制端没输入时微存储器读出条址果强制端输入强制端定址强制端址分支时候出
三74LS138够成址译码部分分应ABC字段
微控制器物理设计
微控制器设计中根求微控制微控存3片2816
构成中片256字节没全考虑整模型机8位三片2816实现位扩张构成24长度微指令根起设计求物理设计逻辑图图36示
图36 物理设计图
35微程序设计实现
351指令格式
微指令长24位控制位序表37示：
表37：微指令格式
微程序
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
控制信号
3
2
1
0
M
CN
WE
B1
B0
A
微程序
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
控制信号
B
C
uA5
uA4
uA3
uA2
uA1
uA0
A字段 B字段 C字段
表37解释：
S3 S2 S1 S0 M
微运算器74LS181芯片控制信号详见表37
微W＼R信号RAMOUT进行写操作高电写效
B1B0
外部设备（RAM OUTPUT INPUT）址进行译码B0B100时
INPUT 选中 B0B1 01时RAM（CE）选中B0B110OUTPUT选中 B0B111时外部设备选中
A字段：
LDRi：寄存器输入选中具体选择指令寄存器（IR）低2位（I1I0）配合I1I000时输入R0寄存器I1I001时R1I1I010时R2
LDDR1：暂存器DR1选中
LDDR2：暂存器DR2选中
LDIR：指令寄存器IR选中
LOAD：总线数直接装载PC计数器
LDAR：址寄存器AR选
B字段 ：
RSB：源寄存器输出选中具体选择指令寄存器（IR）34位（I3I2）配合I3I200时输入R0寄存器I3I201时R1I3I210时R2
RDB：目寄存器输出选中具体选择指令寄存器（IR）低2位（I1I0）配合I1I000时输入R0寄存器I1I001时R1I1I010时R2
RIB：变址寄存器选中机定固定R2
299B：移位寄存器输出选中
ALUB：逻辑运算单元结果输出
PCB ：PC计数器输出
C字段 ：
P（1）：分支判断1指令寄存器（IR）高四位（IR7IR4）作测试条件分16分支
P（2）：分支判断2指令寄存器（IR）三四位（IR3IR2）作测试条件4分支
P（3）：分支判断3CYZI作测试条件两分支
P（4）：分支判断4开关SWBSBA作测试条件4分支控制台控制区 （读程序写程序运行程序）
AR：进行算术运算时否影响进位判零标志控制位 选中时进行带进位运算
LDPC：PC计数信号选中
UA5……UA0：步微址
指令续址产生方法没跳转指令中六位条微指令入口址跳转指令根跳转条件微控制器根相应条件址址直接送控制器址强制端条指令址
微程序序控存中存放系统初始化时候指令00H址开始00H址中存放条跳转指令直接跳转01H中存放真正控制程序功指令机器根指令条执行微控制器控制机器根指令进行条紊工作
指令入口址形成根机器指令高四位进行判断出条微指令应相应址址编制微指令应存突
352微程序流程图
根指令设计出微程序流程图图37示：
01
01
01
1A
19
31
30
1C
2D
2B
2A
29
24
20
23
22
21
220
STA
LOD
JMP
BZC
0B
0A
09
08
07
O6
05
04
O3
18
MOV
OUT2
17
16
152
142
132
122
11
11(相)
10(变址)
01(间接)
00(直接)
10
10
02
OR
01
PC→AR
PC+1
RD→LED
RS→RD
ALU→0→RD
PC→AR
PC+1
PC→AR
PC+1
PC→AR
PC+1
PC→AR
PC+1
RAM→BUS
BUS→IR
P(1)
RD→BUS
BUS→DR2
RAM→BUS
BUS→DR1
SWE→BUS
BUS→RD
RAM→BUS
BUS→DR1
RAM→BUS
BUS→AR
RAM→BUS
BUS→AR
RS→BUS
BUS→DR1
RD→BUS
BUS→DR2
RS→BUS
BUS→DR1
R2→DR1
PC→DR2
RAM→BUS
BUS→AR
DR1+DR2→BUS→AR
BUS→DR1
RS→BUS
BUS→DR1
DR1+DR2→BUS→RD
RD→BUS
BUS→DR2
RD→BUS
BUS→DR2
DR1*DRA→BUS→RD
DR1异DR2→BUS→DR
BUS→IR
DR1→DR1
DR1+1→DR1
DR1+DR2→BUS→RD
R→BUS
BUS→RAM
DR1+DR2→
BUS→AR
P(2)
RAM→BUS
BUS→DR1
RAM→BUS
BUS→PC
RAM→BUS
BUS→R
P(3)
DR1→BUS
BUS→AR
RS→BUS
BUS→DR1
RD→BUS
BUS→DR2
DR1+DRA→BUS→RD
CLR
IN2
AND
XOR
SUB
ADD
26
25
24
28
27
2C
01
01
01
01
01
01
01
01
01
RS→BUS
BUS→DR1
图37 微程序流程图
微程序流程图中总涉13条机器指令分：
IN OUT STA LDA JMP BZC
CLR MOVE ADD SUB XOR AND
OR
中指令格式面已介绍
机器指令指令遵循 取址 译码 执行 访存 写回 5步骤取址总相操作图中标号 01H 作址指针寄存器中指令址根指令址出取出指令取址程指令需执行公操作
图中执行完公操作P(1)功译码里译码工作微控制器外围电路中分支方式条微指令址
指令中STA LDA JMP BZC 四条双字长指令四种寻址方式分直接间接变址相指令操作址时候先址然操作里设计程样思想指令译码程中四条指令方式直接判断应该执行什指令先判断应该样寻址方式先找应该操作存址进行操作
间接寻址方式STA指令：
第步：(01H)址指针(PC)中址送址寄存器（AR）中PC动加
第二步：(02H)存（RAM）中读出东西送总线送指令寄存器（IR）中
第三步：(10H)（IR）中容进行译码判断条指令址
第四步：（12H）STA指令条双子长指令次执行第步
第五步：（06H）存中数写DR1中
第六步：(07H) R2中容送DR2中
第七步：（08H）DR1DR2中数相加送AR中STA指令操作址进行判断执行种址
第八步：（20H）相应寄存器中容送RAM中
第九步：回原操作
353微指令
微指令格式表38示：
表38： 微指令格式
24 23 22 21 20 19 18 17 16
15 14 13
12 11 10
9 8 7
6 5 4 3 2 1
微址
S3 S2 S1 S0 M CN WE B1 B0
A
B
C
uA5… Ua0
01
000001011
110
110
110
000010
02
000001001
100
000
001
010000
10
000001011
110
110
110
000011
11
000001011
110
110
110
000100
12
000001011
110
110
110
000110
13
000001011
110
110
110
001001
14
000001000
001
000
000
000001
15
000001110
000
010
000
000001
16
000001011
001
001
000
000001
17
001110011
001
101
000
000001
18
000001011
010
001
000
100110
19
000001011
011
001
000
101000
1A
000001011
010
001
000
101100
1B
000001011
010
001
000
101110
1C
000001011
010
001
000
110000
03
000001001
110
000
101
100000
04
000001001
110
000
000
000101
05
000001001
110
000
010
100000
06
000001001
110
000
000
000111
07
000001011
011
001
000
001000
08
100101011
110
101
010
100000
09
000001001
010
000
000
001010
0A
000001011
011
110
000
001011
0B
100101011
110
101
010
100000
20
000001101
000
010
000
000001
21
000001001
001
000
000
000001
22
000011001
101
000
110
000001
23
000001011
000
000
011
100100
24
000001011
000
000
000
000001
25
000001001
101
000
110
000001
26
000001011
011
010
000
100111
27
100101011
001
101
101
000001
28
000001011
010
010
000
101001
29
000010011
101
101
000
101010
2A
000000011
010
101
000
101011
2B
100101011
001
101
000
101011
2C
000001011
011
010
000
101101
2D
011010011
001
101
000
000001
2E
000001011
011
010
000
101111
2F
101110011
001
101
000
000001
30
000001011
011
010
000
110001
31
111010011
001
101
000
000001
设计复杂模型机监控软件详细：
P00 44 IN 01R0
P01 46 IN 01R2
P02 88 ADD R2R0
P03 61 MOV ROR1
P04 A4 XOR R1R0
P05 3C BZC 0000
P06 00
微程序：
M01 82ED05
M02 50C004
M10 83ED05
M11 84ED05
M12 86ED05
M13 89ED05
M14 011004
M15 010407
M16 019205
M17 019A39
M18 23B205
M19 28A205
M1A 2CA205
M1B 2EA205
M1C 30E005
M03 A0E004
M04 05E004
M05 A0A004
M06 07B204
M07 08EA05
M08 A0A005
M09 0ABC04
M0A 0BEA05
M0B A08455
M20 019006
M21 019004
M22 81D108
M23 E48005
M24 018005
M25 81E104
M26 27B405
M27 419B95
M28 29A405
M29 2AAA09
M2A 2BAA01
M2B 019A95
M2C 2EB405
M2D 019A69
M2E 2FB405
M2F 019AB9
M30 31B405
M31 019CE9
四系统调试
PC00
PC01>AR00>RAM(44)
RAM(44)>IR44>微控器
INPUT(01)>R001
PC02>AR01>RAM(46)
RAM(45)>IR46>微控器
INPUT(02)>R002
PC03>AR02>RAM(B4)
RAM(88)>IR88>微控器
R001>DR1
R102>DR2
AUL03>R1
PC04>AR03>RAM(61)
RAM(61)>IR61>微控器
DR1>R003
PC05>AR04>RAM(A4)
RAM(A4)>IR A4>微控器
R003>DR1
R103>DR2
ALU03>R1
PC06>AR05>RAM(3C)
RAM(3C)>IR3C>微控器
PC08>AR07>RAM(00)
RAM(00)>AR00
2调试时问题解决
调试程序时理实践没结合起遇问题总结起点：
1接线错误 例：没检查排线否正常者粗心排线插孔没齐排线接错导致程序运行错误
2写程序时错误
总 结
通次课程设计进步熟悉计算机组成原理基知识时解模型机设计基程掌握基软硬件设计知识进行基运模型机设计中运知识学许设计技巧
次课程设计通查阅资料浏览网页解决基功部件功解课程设计中微控制器设计复杂项微控制器设计中译码电路翻译电路设计困难微指令设计中求精益求精细微极设计程需24位微指令中位细微设计
课程设计时间较短该模型机许意方二周课程设计提高实际操作力前学理升实践真正做学设计中遇困难微指令设计中微指令位正确判断正确识位微指令次做组成原理实验加深时序数流认识理解
参考文献
[1] 白中英 计算机组成原理 科学术出版社20068
[2] 白中英 计算机组成原理题解题库实验 科学术出版社20068
[3] 王爱英计算机组成结构清华学出版社1999
[4] 王诚计算机组成结构清华学出版社1999清华学出版社1999
[5] 唐朔飞 计算机组成原理高等教育出版社1993
致 谢
首先非常感谢学院开设计算机组成原理课程设计事计算机方面工作提供实战验奠定初步基础
次课程设计中特感谢指导老师杜红林老师辞辛苦辅导计算机组成原理老师XX老师学计算机组成原理程中付出辛劳汗水献诚挚谢意感谢队友学课程设计程中予帮助
专业知识学生活中问题问起时XX老师总问必答问题分析通通透透简明扼语言分析开难懂问题杜老师真处处学生着想认认真真工作老师XX老师认真负责工作态度严谨治学精神深厚理水收益匪浅成学工作榜样觉XX老师决止专业知识教育更迷雾中导航灯学知识时认识前位置市场联系指明方思想教育深思XX老师表示深深感谢衷敬意
次感谢次课程设计提供帮助谢谢
兰州理工学技术工程学院
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