目錄一概述 1
二實驗環境 1
三設計任務及要求 1
3.1 任務一 1
3.2 任務二 1
3.3 任務三 1
3.4 任務四 1
四原理 2
4.1 資料格式 2
4.2 指令格式 2
五實驗連線圖 6
六資料通路圖及微程式流程圖 8
6.1 資料通路圖 8
6.2 微程式流程圖 9
七指令設計 11
八課程設計總結 12
九參考文獻 12
此次課程設計要在掌握有關運算器實驗、儲存器實驗、運算器實驗原理的基礎上，綜合本學期計算機組成原理知識，特別是有關cpu設計及指令系統的設計章節，自己動手設計cpu，並在設計好的指令的基礎上用機器語言編寫具有簡單功能的程式的目的。
<1> tdn-cm++計算機組成原理教學實驗系統一台，排線若干。
<2> pc 機一台。
設計一台簡單模型計算機，實現下列指令系統，並通過給定的工作程式驗證指令系統。本設計實現的模型機共包含五條機器指令：in(輸入)、add(加法)、sta(存數)、out(輸出)、jmp(無條件轉移)。
在任務一基礎上，增加一條add（加法）運算，且與任務一中加法定址方式不同。
在任務一的基礎上，再增加一條與運算（and）機器指令。
設計一台複雜模型機，實現減法運算的基礎上判斷結果的正負，正數輸出a、負數輸出b、零輸出c。應用到的機器指令：in(輸入)、sbc(減法)、bzc(條件轉移)、and(與運算)、out(輸出)、jmp(無條件跳轉)、sta(儲存)等。
部件實驗過程中，各部件單元的控制訊號是人為模擬產生的，而本次實驗將能在微程式控制下自動產生各部件單元控制訊號，實現特定指令的功能。這裡，計算機資料通路的控制將由微程式控制器來完成，cpu 從記憶體中取出一條機器指令到指令執行結束的乙個指令週期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機器指令對應乙個微程式。
模型機規定採用定點補碼表示法表示資料，且字長為8位，其格式如表4-1：
表4-1
其中第7 位為符號位，數值表示範圍是：-27≤x≤27-1。
模型機設計四大類指令共十六條，其中包括算術邏輯指令、i/o 指令、訪問及轉移指令和停機指令。
(1) 算術邏輯指令
設計9條算術邏輯指令並用單位元組表示，定址方式採用暫存器直接定址，其格式如表4-2：
表4-2
其中，op-code 為操作碼，rs 為源暫存器，rd 為目的暫存器，並規定表4-3：
表4-3
9 條算術邏輯指令的名稱、功能和具體格式見表4-8。
（2）訪問指令及轉移指令
模型機設計2 條訪問指令，即存數（sta）、取數（lda），2 條轉移指令，即無條件轉移（jmp）、結果為零或有進製轉移指令（bzc），指令格式為表4-4：
表4-4
其中，op-code 為操作碼，rd 為目的暫存器位址（lda、sta 指令使用）。d 為位移量（正負均可），m為定址模式，其定義如表4-5：
表4-5
本模型機規定變址暫存器ri 指定為暫存器r2。
（3）i/o 指令
輸入（in）和輸出（out）指令採用單位元組指令，其格式如表4-6:
表4-6
其中，addr=01 時，選中「input device」中的開關組作為輸入裝置，addr=10 時，選中「output device」中的數碼塊作為輸出裝置。
（4）停機指令
指令格式如表4-7：
表4-7
halt 指令，用於實現停機操作。
(5)指令系統
本模型機共有16 條基本指令，其中算術邏輯指令7條，訪問記憶體指令和程式控制指令4條，輸入輸出指令2條，其它指令1條。表4-8列出了各條指令的格式、彙編符號、指令功能。
表4-8
儲存器讀操作（krd ）：撥動總清開關clr 後，控制台開關swb、swa 為「00」時，按start 微動開關，可對ram 連續手動讀操作。
儲存器寫操作（kwe）：撥動總清開關clr 後，控制台開關swb、swa 置為「01」時，按start微動開關可對ram 進行連續手動寫入。
啟動程式：撥動總清開關clr 後，控制台開關swb、swa 置為「11」時，按start 微動開關，即可轉入到第01 號「取址」微指令，啟動程式執行。
上述三條控制台指令用兩個開關swb、swa 的狀態來設定，其定義如表4-9下：
表4-9
表4-10 微**定義
a欄位b欄位c欄位
表4-11
系統涉及到的微程式流程見圖6－3，當擬定「取指」微指令時，該微指令的判別測試欄位為p（1）測試。由於「取指」微指令是所有微程式都使用的公用微指令，因此p（1） 的測試結果出現多路分支。本機用指令暫存器的前4位（ir7—ir4）作為測試條件，出現5路分支，占用5個固定微位址單元。
控制台操作為p（4）測試，它以控制台開關swb、swa 作為測試條件，出現了3 路分支，占用3個固定微位址單元。當分支微位址單元固定後，剩下的其它地方就可以一條微指令占用控存乙個微位址單元隨意填寫。注意：
微程式流程圖上的單元位址為8進製。
當全部微程式設計完畢後，應將每條微指令**化，表4－12即為將圖6－3 的微程式流程圖按微指令格式轉化而成的「二進位製微**表」。
表4-12
圖5-1 簡單模型機連線圖
圖5-2複雜模型機連線圖
圖6-1基本模型機的資料通路圖
圖6-2複雜模型機的資料通路圖
圖6-3 基本模型機的微程式流程圖
圖6-4 含與運算的加法
圖6-5 複雜模型機的微程式流程圖
任務一：加法
$p0000m00018100
$p0110m0101ed82
$p0201m0200c044
$p03b0m03018001
$p040am04001001
$p0580m0501ed86
$p0790m0600b007
$p08a0m0701a208
$p0900m08959a01
$p0a05m09028201
$m0a00d181
$m0b00e006
$m0c01ed89
$m0d030201
$m0e01ed8a
$m0f01ed8b
任務二：含與運算的加法運算
計算機組成原理課設報告
一 主機系統總體結構 二 資料通路結構設計 三 各部件設計 1.運算器 封裝圖運算器使用了本學期計算機組成原理實驗中做好的16位並行進製運算器。其使用4片74273作為暫存器用來儲存需要運算的資料 使用4片74181來進行運算 使用一片74182來實現並行進製 使用2片74244來做為輸出控制的三態...
計算機組成與結構複習
判斷題1 計算機主機由cpu 儲存器和硬碟組成 2 sram的整合度比dram高，速度比dram低 3 機器語言是計算機硬體唯一能直接理解並執行的語言 4 cpu 能直接訪問cache 主存及輔存 5 控存一般採用rom結構，其字長比機器字長要長得多 6 中斷處理和中斷響應都由硬體實現 7 通道程式...
計算機組成原理與系統結構201209補考試卷
2012 2013 學年第一學期 計算機組成與系統結構 課程考試試卷 a 卷 專業 計算機 網路年級 09級考試方式 閉卷學分 4 考試時間 110分鐘 一 單項選擇題 每小題1分，共10分 1 下列數中最小的數是 a.100101 2 b.50 8 c.100010 bcd d.625 16 2 ...