計算機組成原理課程設(shè)計——模型計算機的設(shè)計與實現(xiàn)

1、<p>　　---------計算機組成原理課程設(shè)計</p><p><b>　　報 告 書</b></p><p>　　課 題 名 模型計算機的設(shè)計與實現(xiàn) </p><p>　　班 級 </p><p>　　姓 名 </p&

2、gt;<p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　日 期 2012.6.18～ 2012.6.21 </p><p><b>　　一、設(shè)計目的</b></p><p>　　1、融會貫通教材各章

3、的內(nèi)容，通過知識的綜合運用，加深對計算機系統(tǒng)各模塊的工作原理及相互聯(lián)系的認(rèn)識，經(jīng)阿什計算機工作中“時間-空間”概念的理解，從而清晰地建立計算機的整機概念。</p><p>　　2、學(xué)習(xí)設(shè)計和調(diào)試計算機的基本步驟和方法，培養(yǎng)科學(xué)研究的獨立工作能力，取得工程設(shè)計和調(diào)試的實踐和經(jīng)驗。</p><p><b>　　二、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>

4、　　1、根據(jù)給定的數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng)，設(shè)計一臺微程序控制的模型計算機。</p><p>　　2、根據(jù)設(shè)計圖，在QUARTUS II環(huán)境下仿真調(diào)試成功。</p><p>　　3、在調(diào)試成功的基礎(chǔ)上，整理出設(shè)計圖紙和相關(guān)文件，包括：</p><p>　?。?）總框圖（數(shù)據(jù)通路圖）；</p><p>　?。?）微程序控制器邏輯圖；</p>

5、;<p>　　（3）微程序流程圖；</p><p>　?。?）微程序代碼表；</p><p><b>　　（5）設(shè)計說明書；</b></p><p><b>　　（6）工作小結(jié)。</b></p><p>　　三、數(shù)據(jù)格式與指令系統(tǒng)</p><p><b&g

6、t;　　1、數(shù)據(jù)格式</b></p><p>　　數(shù)據(jù)字規(guī)定采用定點整數(shù)補碼表示法，字長8位，其中最高位為符號位，其格式如下：</p><p><b>　　2、指令格式</b></p><p>　　本實驗設(shè)計使用5條機器指令，其格式與功能說明如下：</p><p>　　IN指令為單字長（字長為8bits）指令

7、，其功能是將數(shù)據(jù)開關(guān)的8位數(shù)據(jù)輸入到R0寄存器。</p><p>　　ADD指令為雙字長指令，第一個字為操作碼，第二個字為操作數(shù)地址，其功能是將R0寄存器的內(nèi)容與內(nèi)存中地址為A的數(shù)相加，結(jié)果存放在R0寄存器中。</p><p>　　STA指令為雙字長指令，第一個字為操作碼，第二個字為操作數(shù)地址，其功能是將R0寄存器中的內(nèi)容存儲到以第二個字為地址的內(nèi)存單元中。</p><

8、p>　　OUT指令為雙字長指令，第一個字為操作碼，第二個字為操作數(shù)地址，其功能是將內(nèi)存中以第二個字為地址的內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)讀出到數(shù)據(jù)總線，顯示之。</p><p>　　JMP指令為雙字長指令，第一個字為操作碼，第二個字為操作數(shù)地址，其功能是程序無條件轉(zhuǎn)移到第二個字指定的內(nèi)存單元地址。</p><p>　　四．設(shè)計原理與電路圖</p><p><b>

9、　　原理圖</b></p><p>　　按照原理圖，完成模型機的數(shù)據(jù)通路的編輯、編譯以及波形仿真工作。，圖中采用兩個寄存器74273b來存放指令，一個用于存放操作碼，另一個用于存放地址碼。</p><p>　?。?）微程序控制器的邏輯圖：</p><p>　　A 數(shù)據(jù)通路邏輯電路圖</p><p><b>　　A.FA(

10、加法器）</b></p><p>　　B.ALU(運算器)</p><p><b>　　封裝圖</b></p><p><b>　　C地址轉(zhuǎn)移邏輯電路</b></p><p>　　設(shè)計地址轉(zhuǎn)移邏輯電路，完成電路圖的編輯、編譯以及波形仿真工作。仿真正確后，封裝成芯片control。地址轉(zhuǎn)移

11、邏輯通過指令的操作碼的高3位和微指令的測試字段P1來確定下一條微指令的地址。</p><p><b>　　D、微程序控制器：</b></p><p>　　調(diào)用地址轉(zhuǎn)移芯片control，存放微指令的ROM，兩片74273b芯片以及一片74273芯片來完成電路圖的編輯、編譯以及波形仿真工作。</p><p><b>　　封裝圖</

12、b></p><p>　　E.PC(程序計數(shù)器)</p><p>　　五、微程序流程圖、代碼表</p><p><b>　　微程序流程圖</b></p><p><b>　?。?）代碼表：</b></p><p><b>　　RAM.MIF</b>

13、</p><p><b>　　EPROM.MIF</b></p><p><b>　　ROM.MIF</b></p><p><b>　　六、系統(tǒng)調(diào)試情況</b></p><p>　　測試結(jié)果（波形圖）：</p><p>　?。?）主要問題和解決辦法：&

14、lt;/p><p>　　1、此模型計算機為單總線結(jié)構(gòu)，輸入信號和輸出信號均通過該總線進行傳輸，如果不加緩沖器就會產(chǎn)生輸入信號和輸出信號的傳輸沖突，使信號不能到達“IR”，所以要在存儲器RAM后添加一個“74244”模塊，使信號在進入總線進行傳輸前先通過“74244”進行一個緩沖，同時“74244”也有三態(tài)門的作用，從而使得總線上無信號沖突，這樣就便于總線的連接和擴展。</p><p>　　2、

15、總線的命名如果不準(zhǔn)確的話也會導(dǎo)致編譯不能成功，這也是在驗收時編譯失敗的原因</p><p>　　3在控制信號上也出現(xiàn)了一些問題，有些是低電平有效如運算器ALU結(jié)果輸出到總線，還有許多脈沖信號都是上升沿有效，對這些控制信號都要了解它們的有效工作時的觸發(fā)條件才能調(diào)出正確的波形。</p><p><b>　　七、設(shè)計總結(jié)與體會</b></p><p>