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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 課 題: 復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計(jì) </p><p><b> 目錄</b></p><p> 一、 課程設(shè)計(jì)目的和意義1</p><p><b> 1.數(shù)據(jù)格式2</b></p><p><b> 2.指令格式2</b></p
2、><p><b> 3.指令系統(tǒng)3</b></p><p><b> 三、總體設(shè)計(jì)4</b></p><p><b> 1.數(shù)據(jù)通圖4</b></p><p><b> 2.時(shí)序系統(tǒng)圖4</b></p><p><
3、b> 3.時(shí)序波形圖5</b></p><p> 4.起??刂齐娐穲D5</p><p><b> 四、實(shí)驗(yàn)步驟6</b></p><p> 1.設(shè)計(jì)微程序流程圖6</p><p><b> 2.微指令格式7</b></p><p> 3
4、.微程序代碼表7</p><p><b> 4.轉(zhuǎn)換格式8</b></p><p> 5.微程序控制框圖9</p><p> 6.微程序控制實(shí)現(xiàn)9</p><p> 四、系統(tǒng)測(cè)試及實(shí)驗(yàn)截圖11</p><p><b> 五、總結(jié)14</b></p&
5、gt;<p><b> 課程設(shè)計(jì)目的和意義</b></p><p> 經(jīng)過(guò)一系列硬件課程如計(jì)算機(jī)原理的學(xué)習(xí)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)后,綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際設(shè)計(jì)和應(yīng)用問(wèn)題,進(jìn)行一個(gè)綜合的系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力,進(jìn)一步提高硬件設(shè)計(jì)能力。培養(yǎng)實(shí)事求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程,熟悉和掌握微機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟,真正做到理論聯(lián)系實(shí)際,提高動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)
6、題的能力。</p><p> 綜合運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)原理知識(shí),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)較為完整的計(jì)算機(jī)。</p><p> 二、復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)內(nèi)容</p><p><b> 1.數(shù)據(jù)格式</b></p><p> 模型機(jī)規(guī)定采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示法表示數(shù)據(jù),且字長(zhǎng)為8位,其格式如下:</p><p>
7、 其中第7位為符號(hào)位,數(shù)值表示范圍是:-1≤X<1。</p><p><b> 2.指令格式</b></p><p> 模型機(jī)設(shè)計(jì)四大類指令共十六條,其中包括算術(shù)邏輯指令、I/O指令、存數(shù)指令、取數(shù)指令、轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)指令。</p><p><b> 算術(shù)邏輯指令</b></p><p>
8、設(shè)計(jì)9條算術(shù)邏輯指令并用單字節(jié)表示,尋址方式采用寄存器直接尋址,其格式如下:</p><p> 7 6 5 4 3 2 1 0 </p><p> 其中,OP-CODE為操作碼,RS為源寄存器,RD為目的寄存器。 </p><p><b> 訪問(wèn)指令及轉(zhuǎn)移指令</b></
9、p><p> 模型機(jī)設(shè)計(jì)2條訪問(wèn)指令:即存數(shù)STA、取數(shù)LDA;2條轉(zhuǎn)移指令:即無(wú)條件轉(zhuǎn)移JMP、有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令BZC。指令格式為:</p><p> 7 6 5 4 3 2 1 0 </p><p> 其中,OP-CODE 為操作碼,RD為目的寄存器地址(LDA、STA 指令使用)。D為位移量(正負(fù)均
10、可),M為尋址模式,其定義如下:</p><p> 本模型機(jī)規(guī)定變址RI指定為寄存器R2。</p><p><b> I / O指令</b></p><p> 輸入IN和輸出OUT指令采用單字節(jié)指令,其格式如下:</p><p> 7 6 5 4 3 2 1
11、 0 </p><p> 其中,addr=01時(shí),選中輸入數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)組KD0~KD7作為輸入設(shè)備,addr=10時(shí),選中2位數(shù)碼管作為輸出設(shè)備。</p><p> 停機(jī)指令指令格式如下:</p><p> 7 6 5 4 3 2 1 0</p><p> HALT指令,
12、用于實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作。</p><p><b> 3.指令系統(tǒng)</b></p><p> 本模型機(jī)共有16條基本指令,其中算術(shù)邏輯指令7條,訪問(wèn)內(nèi)存指令和程序控制指令4條,輸入輸出指令2條,其它指令1條。表2-1列出了各條指令的格式、匯編符號(hào)、指令功能。 </p><p><b> 表2-1</b></p>
13、<p><b> 三、總體設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 1.數(shù)據(jù)通圖</b></p><p> 復(fù)雜模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路框圖如圖3-1所示。根據(jù)復(fù)雜模型機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)機(jī)器指令,再根據(jù)機(jī)器指令要求,設(shè)計(jì)微程序流程圖及微程序,最后形成16進(jìn)制文件。</p><p><b> 圖3-1<
14、;/b></p><p><b> 2.時(shí)序系統(tǒng)圖</b></p><p> 復(fù)雜模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)圖如圖3-2所示。</p><p><b> 圖3-2</b></p><p><b> 3.時(shí)序波形圖</b></p><p> 復(fù)雜模型
15、機(jī)的時(shí)序波形圖如圖3-3所示。</p><p><b> 圖3-3</b></p><p><b> 4.起停控制電路圖</b></p><p> 復(fù)雜模型機(jī)的起??刂齐娐穲D如圖3-4所示。</p><p><b> 圖3-4</b></p><p&
16、gt;<b> 四、實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p> 1. 設(shè)計(jì)微程序流程圖</p><p> 本實(shí)驗(yàn)?zāi)P蜋C(jī)機(jī)設(shè)計(jì)的微指令流程圖,如圖4-1所示。</p><p><b> 圖4-1</b></p><p><b> 2.微指令格式</b></p>&
17、lt;p> 本實(shí)驗(yàn)?zāi)P蜋C(jī)機(jī)設(shè)計(jì)的微指令格式,如表4-1所示。</p><p><b> 表4-1</b></p><p> A字段 B字段 C字段</p><p><b> 3.微程序代碼表</b></p>
18、<p> 根據(jù)微程序流程圖和微指令格式設(shè)計(jì)微程序代碼表,如表4-2所示。</p><p><b> 表4-2</b></p><p><b> 4.轉(zhuǎn)換格式</b></p><p> 根據(jù)微程序代碼表轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制的微程序。</p><p><b> 微程序:<
19、/b></p><p> $M00018108$M0101ED82$M0200C050$M0300A004 $M0400E0A0$M0500E006$M0600A007$M0700E0A0 $M0801ED8A$M0901ED8C$M0A00A03B$M0B018001 $M0C00203C$M0D00A00E$M0E01B60F$M0F95EA25 $M1
20、001ED83$M1101ED85$M1201ED8D$M1301EDA6 $M14001001$M15030401$M16018001$M173D9A01 $M18019201$M1901A22A$M1A01B22C$M1B01A432 $M1C01A233$M1D01A436$M1E318237$M1F318239 $M20009001$M21028401$M2205DB81
21、$M230180E4 $M24018001$M2595AAA0$M2600A027$M2701BC28 $M2895EA29$M2995AAA0$M2A01</p><p><b> 5.微程序控制框圖</b></p><p> 本實(shí)驗(yàn)?zāi)P蜋C(jī)機(jī)設(shè)計(jì)的微程序控制框圖,如圖4-2所示。</p><p><b>
22、 圖4-2</b></p><p><b> 6.微程序控制實(shí)現(xiàn)</b></p><p> 本實(shí)驗(yàn)?zāi)P蜋C(jī)機(jī)設(shè)計(jì)的微程序控制實(shí)現(xiàn),如圖4-3所示。</p><p><b> 圖4-3</b></p><p> 四、系統(tǒng)測(cè)試及實(shí)驗(yàn)截圖</p><p> 設(shè)計(jì)
23、機(jī)器指令程序如下,對(duì)所設(shè)計(jì)的復(fù)雜模型機(jī)進(jìn)行測(cè)試,如表4-3所示。</p><p><b> 表4-3</b></p><p> 將機(jī)器指令編輯成十六進(jìn)制的格式如下:</p><p><b> 程序: </b></p><p> $P0044$P0146$P0271 $P
24、0392</p><p> $P041C$P0522$P06E9$P0731</p><p> $P0823$P09B0$P0AA1$P0BF4</p><p> $P0C08$P0D0E$P0E81$P0FD2</p><p> $P10C2$P1125$P120A
25、$P1359</p><p> $P1460$P2206</p><p> 連接線路后形成的數(shù)據(jù)通路圖,如圖4-4所示</p><p><b> 圖4-4</b></p><p> 使用相對(duì)尋址方式進(jìn)行取數(shù)操作,并將結(jié)果放到R1 中,實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖4-5所示</p><p><
26、b> 圖4-5</b></p><p> 將R1和R0的值交換,如圖4-6所示</p><p><b> 圖4-6</b></p><p><b> 五、總結(jié)</b></p><p> 這次實(shí)驗(yàn)是在我們?nèi)齻€(gè)組員的共同努力下完成的,通過(guò)這個(gè)課程的設(shè)計(jì),我們不僅對(duì)以往學(xué)習(xí)的東
27、西有了更加深刻的了解和掌握,也體會(huì)到了一個(gè)團(tuán)隊(duì)相互幫助和合作的重要性。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中,也出現(xiàn)了一些問(wèn)題,在輸入微程序和測(cè)試程序時(shí)比較費(fèi)力,有時(shí)候一個(gè)指令的執(zhí)行錯(cuò)誤就要從頭開(kāi)始重新執(zhí)行。再一個(gè)就是找錯(cuò)的時(shí)候需要非常的細(xì)心,各個(gè)方面的問(wèn)題都要考慮到。比如說(shuō)微程序本身有沒(méi)有錯(cuò),程序有沒(méi)有寫錯(cuò),格式是否正確,最后還有考慮到插線或者導(dǎo)線的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)這次試驗(yàn),我們深深的感到團(tuán)隊(duì)合作的重要,以及在困難面前冷靜思考的好處,也感謝牟老師的悉心指導(dǎo),是我
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