《计算机组成原理课程设计》课程设计报告

123liu 贡献于2013-05-30

作者 DELL  创建于2012-03-09 20:40:00   修改者DELL  修改于2012-03-25 01:23:00字数13315

文档摘要:   本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一,是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。目的是通过一个完整的8位指令系统结构(ISA)的设计和实现,加深对计算机组成原理课程内容的理解,建立起整机系统的概念,掌握计算机设计的基本方法,培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。
关键词:

 计算机学院计算机科学与技术专业 《计算机组成原理课程设计》报告 (2011/2012学年 第一学期) 学生姓名: 刘琼 学生班级: 计算机092001班 学生学号: 200920010117 指导教师: 赵继泽 2012年 01月 15 日 计算机组成原理课程设计 目录 1 关于此次课程设计 1 1.1 课程设计目的 1 1.2 课程设计内容及要求 1 2 可行性分析 2 2.1 指令系统风格 2 2.2 数据类型 2 2.3 存储器划分 2 2.4 寻址方式 1 2.5 指令格式 1 3 分析阶段 1 3.1 微指令格式分析 1 3.2 指令译码电路分析 3 3.3 寄存器译码电路分析 6 3.4 时序分析 7 4 初步设计阶段 8 4.1 数据格式和机器指令描述 8 4.2 控制台微程序流程 11 4.3 机器指令初步设计 15 5详细设计 17 5.1 微指令流程图框架 17 5.2 各条指令的详细设计 17 5.3 微程序流程图 26 5.4 微程序二进制代码表 26 6 实现阶段 28 计算机组成原理课程设计 6.1 所用模型机数据通路图及引脚接线图 28 6.2 测试程序流程图 30 6.3 测试程序及结果 31 6.4 性能分析 32 心得体会 34 参考文献 35 计算机组成原理课程设计 1 关于此次课程设计 1.1 课程设计目的 本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一,是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。目的是通过一个完整的8位指令系统结构(ISA)的设计和实现,加深对计算机组成原理课程内容的理解,建立起整机系统的概念,掌握计算机设计的基本方法,培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。 1.2 课程设计内容及要求 基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统,设计和实现一个8位指令系统结构(ISA),通过调试和运行,使设计的计算机系统能够完成指定的功能。 设计过程中要求考虑到以下各方面的问题: (1)指令系统风格(寄存器-寄存器,寄存器-存储器,存储器-存储器); (2)数据类型(无符号数,有符号数,整型,浮点型); (3)存储器划分(指令,数据); (4)寻址方式(立即数寻址,寄存器寻址,直接寻址等); (5)指令格式(单字节,双字节,多字节); (6)指令功能类别(算术/逻辑运算,存储器访问,寄存器操作,程序流控制,输入/输出)。 (7)依据CPI值对指令系统进行功能分析。 要求学生综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识,理解和熟悉计算机系统的组成原理,掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法,掌握指令系统结构设计的一般方法,熟练地掌握并运用微程序设计(Microprogramming)思想,在设计过程中能够发现、分析和解决各种各样的问题,自行设计自己的指令系统结构(ISA)。 3 计算机组成原理课程设计 2 可行性分析 课程设计要求学生综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识,理解和熟悉计算机系统的组成原理,掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法,掌握指令系统结构设计的一般方法,掌握并运用微程序设计(Microprogramming)思想,在设计过程中能够发现、分析和解决问题,自行设计自己的指令系统结构(ISA)。 本课程设计要求基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统,设计和实现一个8位指令系统结构(ISA),通过调试和运行,使设计的计算机系统能够完成指定的功能。 在设计中,我们要考虑到,指令系统风格、数据类型、存储器划分、寻址方式、指令格式指、令功能类别等问题,最后还要对所涉及的指令系统进行CPI分析。综合考虑以上诸问题,我组计划设计一个寄存器-寄存器风格的二进制无符号的整数型的可变字节的体系结构。用到了RO,R1,R2三个通用寄存器.该体系结构可以实现存储器的访问(LW、SW)、程序流控制和简单的逻辑和算术运算。 2.1 指令系统风格 本实验采用寄存器——寄存器指令系统风格。 2.2 数据类型 本设计涉及整型二进制数,不支持浮点数。 2.3 存储器划分 系统可用存储空间为256*8 bits=256 B. 3 计算机组成原理课程设计 2.4 寻址方式 寻址方式 指令 助记符 说明 直 接 寻 址 LB LB RD.addr RD←[addr] SB SB Addr,RS [addr]←RS 寄存器 寻 址 BEQ BEQ RS,RD Addr If(RS==RD)Goto[addr] SLT SLT RO,R1,R2 IF R1

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