课程设计(大作业)报告
课程名称:计算机组成原理
设计题目:基本模型机设计与实现
院系:信息技术学院
班级:计算机科学与技术3班
设计者:
学号:
指导教师:
设计时间:
昆明学院
信息技术学院
课程设计(大作业)任务书
目录
课程设计(大作业)报告
一、课程设计的教学目的
1. 在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上,进一步将其中各单元组成系统构造一台模型计算机。
2. 本实验定义五条机器指令,编写相应的微程序,并上机调试运行,形成整机概念。
课程设计内容设计一台基本模型机,并实现相关的指令。
二、课程设计任务和基本要求
本课程设计以TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统为平台设计完成。
1.按给定的数据格式和指令系统,设计一个微程序控制器。
2.设计给定机器指令系统以及微程序流程图,按微指令格式写出微
程序的为指令代码。
3.连接逻辑电路完成启动,测试,编程,测试,效验和运行,并观测运
行过程及结果。
4.将微程序控制器模块与运算器模块,存储器模块联机,组成一台
模型计算机。
5.用微程序控制器控制模型机的数据通路。
6.通过在模型机上运行由机器指令组成的简单程序,掌握机器指令
与微指令的关系,建立计算机整机的概念,掌握计算机的控制机制。
7.按指定的应用项目进行汇编指令格式及功能设计,并设计相应的
机器指令代码,按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序.在PC机上编辑机器指令和微程序,装载代码到TDN-CM++实验系统并运行,实现应用要求。
三、设计任务及分析
(1)设计任务: 从输入设备读取数据X并将其存入以A为间接地址的
内存单元,将X与R
0.
寄存器中的内容Y执行X ⊕,结果送到以B为直接地址的内存单元保存。
(2)分析:
A:给R
寄存器直接置入01H.
B:从数据开关给间接地址为0CH的内存单元置数,(03H).
C:给R
0中的内容取反,结果存在R
中.
D:将间接地址0CH中直接地址0EH中的内容(03H)放入DR1中, R
中的内容
放入DR2中,将DR1和DR2种的数进行异或运算,结果放在R
中.
E:将R
中的内容存在直接地址为0DH的内存单元中.
四、设计原理
模型机在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号,实现特定指令的功能。这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成,CPU 从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一段微程序。
本实验采用五条机器指令: IN(输入)、ADD(二进制加法)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件转移),其指令格式如下(前4位为操作码):
输出,[addr]BUS
无条件转移,addr PC 其中IN 为单字长(8位)指令,其余为双字长指令,××××××××为
addr 对应的二进制地址码。
根据模型机的数据通路图(如图1所示)和指令的要求定义微代码如下:
表1 微代码定义
表2 A、B、P字段
表中μA5~μA0 为6 位后续微地址,A、B、C 为三个译码字段,分别由三个控制位译码出多位。P 字段中的P(1)~P(4)是四个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码,使微程序转入相应的微地址入口,从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。B 字段中的RS-B、RD-B、RI-B 分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号,其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1 及R2 的选通译码。A 字段中的LDRI 为从输入设备组件中读入数据使能控制信号。
指令寄存器(IR)用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时,先把它从内存取到缓冲寄存器中,然后再传送至指令寄存器。指令划分为操作码和地址码字段,由二进制数构成。为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试[P(1)],通过节拍脉冲T4的控制以便识别所要求的操作。“指令寄存器”(实验板上标有“INS DECODE”的芯片)根据指令中的操作码译码结果强置微控器单元的微地址,使下一条微指令指向相应得微程序首地址。
本系统使用两种外部设备,一种是二进制代码开关,它作为输入设备(INPUT DEVICE);另一种是数码管,它作为输出设备(OUPUT DEVICE)。例如:输入时,二进制开关数据直接经过三态门送到总线上,只要开关状态不变,输入的信息也不
变。输出时,将输出的数据送到数据总线BUS上,当写信号(W/R)有效时,将数据打入输出锁存器,在数码管显示。
图1基本模型机数据通路图
(1)运算器。运算器又由运算逻辑单元、数据暂存器、通用寄存器组成。在图1模型机的结构图中,ALU、ALU_G和74299组成运算逻辑单元,其中ALU是由2个4位的74LS181串联成8位的运算器,ALU_G是ALU-G 实现用于控制ALU的运算结果的输出,74299用74LS299实现用于对ALU 的运算结果进行移位运算;数据暂存器在图1中由DR1和DR2组成,DR1和DR2都是用74LS273实现,它们用于存储运算器进行运算的两个操作数;
通用寄存器在图1中由R0、R1和R2组成,R0、R1和R2都是用74LS374实现,它们用作目的寄存器和源寄存器。
(2)控制器。控制器由微程序控制器、指令寄存器、地址寄存器和程序计数器组成。在图1中微程序控制器表示为MControl,它里面存放了指令系统对应的全部微程序,微程序控制器是由微控制存储器和3个138译码器实现(A138、B138和P138),用于产生控制信号来控制各个组件的
工作状态;在图1中指令寄存器表示为IR,指令寄存器由一个74LS273
实现,用于存放当前正在执行的指令;在图1中地址寄存器表示为AR,
地址寄存器由一个74LS273实现,在读取或者写入存储器时用于指明要读
取或写入的地址;程序计数器在图1中由PC_G和PC组成,其中PC是由
八位二进制同步计数器实现,用于产生程序指针pc的下一个值,PC_G由
PC-G实现,用于存储程序的程序指针pc的值。
(3)存储器。存储器在图1中表示为MEN,存储器用静态随机存储器
6116实现,用来存储用户程序和数据。
(4)数据总线。数据总线用于连接运算器、存储器、输入输出等模块,
数据总线由ccp_DataBus实现。
(5)输入输出。输入输出类似于键盘和显示器。
(6)时序产生器。在图1中T1、T2、T3和T4等控制信号都是由时序
产生器生产,时序产生器由时序电路实现如图2所示,时序产生器一个周
期中产生四个脉冲信号T1~T4,这四个脉冲信号用于控制组件的执行顺序,组件在这些信号的控制下有序的执行,一个周期中完成一条微指令的执行。系统涉及到的微程序流程如图1所示,当拟定“取指令”微指令时,该微指令的判别测试字段为P1测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令,因此P1测试结果出现多路分支。本次课程设计用指令寄存器的前4位(I7-I4)作为测试条件,出现5路分支,占用5个固定微地址单元。
控制台操作为P4测试,它以控制台开关SWB,SWA作为测试条件,出现了3路分支,占用3个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后,剩下的其他地方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。
当全部微程序设计完毕之后,应将每条微指令代码化:当全部微程序设计完毕后,应将每条微指令代码化,表3即为将图2的微程序流程图按微指令格式转化而成的二进制微代码表。
表3 二进制代码表
PC->AR
PC+1
RAM->BUS
BUS->IR
P1
SW->R0PC->ARPC+1 PC->AR PC+1PC->ARPC+1PC->ARPC+1
RAM->BUS BUS->DR2
R0->DR1
DR1+DR2->R0 DR1->LED
RAM->BUS
BUS->AR
RAM->BUS
BUS->AR
R0->BUS
BUS->RAM
RAM->BUS
BUS->DR1
DR1->LED
RAM->BUS
BUS->PC 运行:
01
02
10
IN ADD STA OUT JMP
10 11 12 13 14 01 03 07 16 26
04 15 17
01
05 01 25
06
01
01
图2 微程序流程图
五、操作步骤
1.本实验设计机器指令程序如下表所示。
实验一:实验中机器指令解释表
实验二:实验中机器指令解释表
2.根据下图连接线路
基本模型机实验接线图
3.联机写程序
按照规定格式,将机器指令及表3微指令二进制表编辑成十六进制的规定格式文件。微指令格式中的微指令代码为将表3中的24位微代码按从左到右分成3个8位,将此三个8位二进制代码化为相应的十六进制数即可。
使用联机软件的文件装载将实验程序和微程序下载到实验箱中,并用软件的读出功能进行检查。其中参考程序一对应的文件名为“基本模型机”,参考程序二对应的文件名为“基本模型机”。
实验一的机器指令:
$P0000 $P0120 $P0208
$P0330 $P0408 $P0540
$P0600
实验二的机器指令:
$P0000 $P0110 $P020A
$P0320 $P040B $P0530
$P060B $P0740 $P0800
$P0A01
微程序(以上两程序公用):
$M00018110 $M0101ED82 $M0200C048
$M0300E004 $M0400B005 $M0501A206
$M06959A01 $M0700E00D $M08001001
$M0901ED83 $M0A01ED87 $M0B01ED8E
$M0C01ED96 $M0D028201 $M0E00E00F
$M0F00A015 $M1001ED92 $M1101ED94
$M1200A017 $M $M
$M15070A01 $M1600D181 $M17070A10
$M18068A11
4. 联机运行
首先使各个开关的状态为:SIGNAL UNIT中的SP03开关设置为“STEP”状态,SP04开关设置为“RUN”状态;CONTROL UNIT的开关SP05处于“NORM”状态, SP06处于“RUN”状态;开关单元的开关SWB、SWA为“11”。
使开关单元的总清开关CLR(1à0à1)清零后,程序首址为00H。通过联机软件进入调试界面,联机运行程序时,进入软件界面,转储→装载,再弹出窗口选择要装载的文件(*.txt格式),在装载完机器指令及微指令后,选择(运行)→(通路图)→(复杂模型机)功能菜单打开相应的动态数据通路图,按相应功能键即可联机运行、监控、调试程序。本试验采用微指令单步运行。
可以通过调试程序的操作界面控制程序的运行,同时观察运行过程和结果。
实验一:
实验二:
通过本次实验,我对基本模型机设计与实现有了进一步的了解,理解它的功能特性和使用方法,对整个模型计算机的程序运行有了更全面的了解。让我能够在掌握部件单元电路实验的基础上,将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块组合成一起,组成一台基本模型计算机;能够用微程序控制器来控制模型机的数据通道;并且通过CPU运行五条机器指令组成的简单程序,掌握了机器指令与微指令的关系,建立了利用指令控制整机(输入、输出、运算、存储系统)的概念。而对运算如何运算,如何无条件跳转都知道,特别是在屏幕动态流线显示流程的帮助下,更容易理解程序的整个流程。
这次实验是个综合性的实验,难度比较大,,因为本实验的接线比较多,某一或两条线坏了,导致无法进行实验。几经波折,接线才算成功。但是接着那仪器总是一开始没有输入数据的时候就是09而不是00,我们弄了好多次都不成功,花了好多时间,好不容易才把实验做正确。这次试验很需要耐心,但是理解了整个流程以及接线正确之后其实也不算太难的,只要认真细心就可以做好的。这次实验加强了我的理解能力和实验能力,也更加巩固、完善和深化了我的知识体系。
八、参考书籍
《计算机组成原理》科学出版社白中英着
《计算机组成原理与应用》工业出版社王子齐着
16位CPU的设计 要求: 此模型机的功能是将存储区的数据块复制到另一个存储区。 汇编代码如下: START:LOADI R1,0010H ;源操作数地址送R1 LOADI R2,0030H ;目的操作数地址送R2 LOADI R6,002FH ;结束地址送R6 NEXT:LOAD R3,[R1] ;取数 STORE [R2],R3 ;存数 BRANCHGTI START ;如果R1>R6,则转向START INC R1 ;修改源地址 INC R2 ;修改目的地址 BRANCHI NEXT ;转向NEXT 1.16位CPU的组成结构
2.指令系统的设计 一、指令格式 1)单字指令格式 2)双字指令格式 操作码指令功能 00001 LOAD 装载数据到寄存器 00010 STORE 将寄存器的数据存入到存储器 00100 LOADI 将立即数装入到寄存器 00101 BRANCHI 无条件转移到由立即数指定的地址 00110 BRANCHGTI 如果源寄存器容大于目的寄存器的容,则转移到由 立即数指定的地址 00111 INC 寄存器容加1指令 依据以上设计的指令系统,则完成数据块复制的程序如下: 地址机器码指令功能说明 0000H 0001H 2001H 0010H LOADI R1,0010H 源操作数地址送R1
一、程序包:说明运算器的功能、移动寄存器的操作、比较器的比较类型和用于CPU控 制的状态类型。 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; package cpu_lib is subtype t_shift is unsigned (3 downto 0); constant shftpass :unsigned(3 downto 0):="0000"; constant sftl :unsigned(3 downto 0):="0001"; constant sftr:unsigned(3 downto 0):="0010"; constant rotl :unsigned(3 downto 0):="0011"; constant rotr :unsigned(3 downto 0):="0100"; subtype t_alu is unsigned(3 downto 0); constant alupass :unsigned(3 downto 0):="0000";
模型设计与制作课程标准 Prepared on 22 November 2020
《模型设计与制作》课程标准 学院浙江农业商贸职业学院 系部艺术设计系 教研室环艺设计教研室 教师许灿 《模型设计与制作》课程标准 【课程名称】 模型设计与制作 【适用专业】 高等职业学校会展策划与管理(广告与会展方向)专业 一、前言 (一)课程性质 《模型设计与制作》是会展策划与管理专业(广告与会展方向、展示设计)开设的一门专业课,该课程主要包括运用各种材料进行进行会展模型制作,通过学习让学生掌握会展模型制作的过程和方法,掌握设计软件和雕刻机的使用方法,以及熟悉各种模型制作的材料。 (二)课程设计思路 本课程的总体设计思路是,打破传统学科课程以知识为主线构建知识体系的设计思路,采用以项目操作的实际工作任务为引领,通过任务整合相关知识和技能来设计该课程。 本课程的相关工作任务是通过构想、草图、效果图、制作模型等手段来展示成果,模型更是表现空间设计的直接手段。通过本课的学习掌握模型在设计活动中的作用与意义,及其制作的正确方法和过程。在实践过程中培养独立思维,提出问题和解决问题的能力。为更深入的研究所设计空间提供新的途径和构思表现的方法,为设计的推敲与完善提供技术支持。 本课程教学活动的设计,以培养学生动手操作能力为主线,从而提高学生的直观感受力及创新设计能力。 二、课程目标 在教学中通过理论与实践的训练,使学生懂得学习模型制作的作用与意义,理解并掌握模型制作的基本原理和方法,提高学生对三维空间设计的形态、知识的理解和掌握,培养学生模型制作的基本原理与三维空间表现设计的能力,继而培养学生的创新意识和审美情趣,为专业设计的学习打下扎实的基础。
基本模型机的设计与实现课程设计报告 https://www.doczj.com/doc/4d15358198.html,/maria87328/archive/2008/01/13/2041130.aspx 一、实验基本任务 1、由基本单元电路构成一台基本模型机。 2、设计五条机器指令,并编写相应的微程序。 3、调试指令和模型机使其在微程序的控制下自动产生各部件单元的控制信号正常工作。 二、设计方案 1、硬件设计 (1)设计微程序控制电路 微程序控制器的组成:控制存储器:EPROM2816*3,8D触发器74ls273*2,4D触发器74ls74*3;微指令寄存器格式:18位微指令,6位微地址。 (2)设计时钟信号源和时序控制电路 时钟信号源的组成:时基电路555,可触发单稳态多谐振荡器74ls237*2,输出频率为330-580Hz的方波信号。 时序控制电路:4D触发器74ls175*1组成移位寄存器电路。 (3)设计主存储器 主存电路的组成:6264存储器(8K*8位)*3,地址寄存器:74ls273*1,三态门:74ls245*1。 2、微控制设计 (1)实现存储器读操作; 拨动总清开关后,置控制开关SWC、SW A为“0 0”时,按要求连线后,连续按动“启动运行”开关,可对主存储器RAM连续手动读操作。 (2)实现存储器写操作; 拨动总清开关后,置控制开关SWC、SW A为“0 1”时,按要求连线后,再按动“启动运行”开关,可对主存储器RAM 连续手动写入。 (3)实现程序运行操作。 拨动总清开关后,置控制开关SWC、SW A为“1 1”时,按要求连线后,再按动“启动运行”开关,即可转入到第01号“取址”微指令,启动程序运行。
模型制作实验报告 1、实验目的与要求 通过本次实验练习模型制作,熟悉建筑模型材料的种类、特性,学会使用钢尺、美工刀等模型制作工具,基本掌握模型的制作技法。为将来在箭镞设计课程中使用模型推敲方案打下基础。要求根据课程设计命题,结合自身设计概念制作模型,可以有一定的取舍,不能有大的错误,制作认真仔细,整体模型干净利落。最后完成得模型要求按照自己的设计方案,体块表现清楚,有自己的风格。 2、实验方案: 结合课程设计的进度,在一草方案后制作工作模型,用于推敲建筑环境、建筑体量、材料、色彩等方面要素,学习以制作模型的形式激发创作灵感、推进方案设计。在基本明确建筑设计方案后进行模型制作设计,选用卡纸、PVC板等作为主材,适用选用色纸、瓦楞纸、型材等作为辅材,利用钢尺、美工刀、模型胶等工具制作建筑模型呈现设计方案。 3、实验过程和数据处理: 听取了专业老师的意见后,我使用了pvc板(厚度为2cm)和kt板作为这次作业的模型主要材料。Pvc板作为主模型的材料,因为其比较结实,不容易被破坏,而且表面平滑,外观看起来十分规整。而kt板则作为模型底座的材料,在kt板上容易插入模型花和粘贴模型人,但是kt板不能与502胶水接触,其会被腐蚀。所以在制作模型时,对于底座的粘合,我使用的是u胶,而pvc板的粘合我会根据需要,使用u胶和502胶水。这次制作模型需要用到的工具中,有手术刀,ut刀,直尺、90度尺、切割板u胶、502胶水等。 考虑到这次制作的模型是塑料模型,因此所需用到的工具比较少。而这次制作模型的手法,鉴于我是大一新生,在经济和知识掌握程度的限制上,我是手工制作模型的。在制作模型时,有直接粘合、镶嵌粘合和穿插的步骤。在制作模型时,我曾经遇到因为粘合位置特殊的原因,很难把两块pvc板粘合在一起或者由于柱子太长,不能轻易与pvc板粘合的问题。一开始我是使用u胶粘合的,但后来发现,原来在一些地方,可以用502胶水作粘合剂,但是值得注意的是,在使用502胶水前,应该确认是否这样粘合,一旦粘合错了,分离工作会很难,而且强制分离会破坏pvc板。另外,在制作模型是,我会发现自己设计的建筑,有些地方做起模型来,会有比较大的难度,会花比较多的时间,于是自己会在考虑是否应该对原来的设计方案进行修改,而如何修改,这又是需要慢慢去思考的,因此,在做模型的时候会发现不少的对设计有用或使你感到困惑的东西。在数据处理方面,我认为做模型对数据的处理十分有用,因为当你把设计从二维转化为三维时,你会发现,你所定的数据不适合人体的模度,对于整个场地的迎合十分不适合。当然,在处理数据时,一些建筑规范是不能忽略的,你的数据可能是不可能实现的东西。因此,在数据处理是,要遵守人体的模度、整个场地的迎合和建筑规范来进行。另外,在处理数据时,我一般时先定大范围的数据,在处理小地方的数据的。可能两方面一起处理会比较好,这我会更加留意这一点。而在数据的整理时,对于复杂的数据,我通常是结合场地的情况稍作调整,当你做出一个模型时,1:20或更大的比例模型用于观察这建筑是否适合人的模度,1:100或更小的比例模型用于观察这建筑是否迎合整理环境的。我制作了1:100和1:50的模型进行分析,最后定出了我的模型方案。
基本模型机设计及实现文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
课程设计任务书课程名称:计算机组成原理 设计题目:(共3个课题,最多3人一组,每组任选一题) 1.基本模型机设计与实现; 2.带移位运算的模型机的设计与实现; 3.复杂模型机的设计与实现。 已知技术参数和设计要求: 内容和技术参数: 利用所学过的理论知识,特别是微程序设计的思想,写出要设计的指令系统的微程序。设计环境为TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统,微机,虚拟软件。将所设计的微程序在此环境中进行调试,并给出测试思路和具体程序段。最后撰写出符合要求的课程设计说明书、完成答辩。 1.基本模型机设计与实现 指令系统至少要包括六条不同类型指令:如一条输入指令,一条减法指令,一条加法指令,一条存数指令,一条输出指令和一条无条件转移指令。 2. 带移位运算的模型机的设计与实现 在基本模型机的基础上增加左、右循环和左、右带进位循环四条指令 3. 设计不少于10条指令的指令系统。其中,包含算术逻辑指令,访问内存指令,程序控制指令,输入输出指令,停机指令。重点是要包括直接、间接、变址和相对寻址等多种寻址方式。 以上数据字长为8位,采用定点补码表示。指令字长为8的整数倍。微指令字长为24位。
具体要求: 1、确定设计目标 确定所设计计算机的功能和用途。 2、确定指令系统 确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。确定相对应指令所包含的微操作。 3、总体结构与数据通路 总体结构设计包括确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。在此基础上,就可以拟出各种信息传输路径,以及实现这些传输所需要的微命令。 综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求,设计合理的数据通路结构,确定采用何种方案的内总线及外总线。数据通路不同,执行指令所需要的操作就不同,计算机的结构也就不一样。 4、设计指令执行流程 数据通路确定后,就可以设计指令系统中每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机,根据总线结构,需考虑哪些微操作可以安排在同一条微指令中,哪些微操作不能安排在同一条微指令中。 5、确定微程序地址 根据后续微地址的形成方法,确定每个微程序地址及分支转移地址。 6、微指令代码化 根据微指令格式,将微程序流程中的所有微指令代码化,转化成相应的二进制代码写入到控制存储器中的相应单元中。
实验七 基本模型机的设计与实现 一、实验目的 ⒈在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统地构造 一台基本模型计算机。 ⒉为其定义5条机器指令,并编写相应的微程序,上机调试掌握整机 概念。 二、实验设备 Dais-CMH+/CMH 计算器组成原理教学实验系统一台,实验用扁平 线、导线若干。 三、实验原理 部件实验过程中,各部件单元的控制信号是以人为模拟产生为主,而 本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元的控制信号,实现特 定指令的功能。这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完 成,CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全 部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一个微程序。 本实验采用五条机器指令:IN(输入)、ADD(二进制加法)、 STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件转移),其指令格式如下 (前三位为操作码): ==========================================================助记符 机器指令码 说 明 -------------------------------------------------- ------------- IN R0,SW 0010 0000 数据开关状态 →R0 ADD R0,[addr] 0100 0000 XXXXXXXX R0+[addr]→R0 STA [addr],R0 0110 0000 XXXXXXXX R0→[addr] OUT [addr],LED 1000 0000 XXXXXXXX [addr]→LED JMP addr 1010 0000 XXXXXXXX addr→PC ==========================================================其中IN为单字节(8位),其余为双字节指令,XXXXXXXX为addr对 应的二进制地址码。 根据以上要求设计数据通路框图,如图7-10-1所示。系统涉及到的 微程序流程见图7-7-3,当拟定“取指”微指令时,该微指令的判别测试 字段为P(1)测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指 令,因此P(1)的测试结果出现多路分支。本机用指令寄存器的前3位 (IR7~IR5)作为测试条件,出现8路分支,占用8个固定微地址单元。 当全部微程序设计完毕后,应将每条微指令代码化,表7-10-1即为 将图7-10-2的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码
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2017年6月19日上午:集中进行课程设计题目的讲解和分解,提出学生需要掌握的硬件和软件方面的知识和要求;以及在课程设计期间的安全和纪律要求,熟悉开发环境 (ZYE1603B (4401 机房)。 2017年6月19日下午:查阅资料、确定题目,了解各人(小组)设计安排,就设计过程进行集中讲解,解决设计过程存在的问题。 2017年6月20日~6月22日:在机房进行系统的设计。 2017年6月23日上午:分组讨论,进行交流,了解学生的掌握情况,对本周的学习情况进行总结,对后续的设计提出要求;对存在的问题进行分析和解决。(机房)。 2017年6月23日下午:答辩,成绩评定。 指导教师签字_________________ 2017年6月19日
内训师如何做好课程设计开发 一、从内训师模型来讲,一个优秀的课程必须要具备三个特点, 1.内容易懂 课程的内容易懂,就是让学员听起来能够接受,这是课程设计必须要遵循的一个原则。 2.结构简单 课程的结构简单,指的是课程的整体结构应当简洁、清晰,让学员能够一目了然、容易理解。 3.呈现优雅 课程呈现优雅,就是要让学员听起来感到赏心悦目。 二、学员最易接受的课程结构 三大课程结构:精彩而吸引人的“虎头”、漂亮修长的“龙身”和干净利落的“豹尾”。 1.课程开场设计——虎头 虎头即课程的开场设计主要包括以下内容,如表1所示。 2.课程精华讲解——龙身 作为课程的精华讲解部分,内训师在设计“龙身”时应当注意以下几点:
(1)使听众对课程内容有一个全局性的了解 (2)就要适当地引入一些案例 (3)逻辑清晰,结构明了 (4)讲授的信息点尽量少 流程法和要素法 流程法。内训师在授课时通常都有一定的流程,如先讲解,中间做游戏和互动,最后总结。 要素法。要素法是指课程要具备三个关键要素,即内容易懂、结构简单、呈现优雅。 课程的龙身部分要想设计得非常精彩,必须具备四个元素: 一是理论知识点; 二是案例; 三是图表和工具; 四是教学视频。 3.课程结尾收场——豹尾 课程结尾的收场就是豹尾,豹尾有以下特点: 简洁明快、干净利落 豹尾要简洁明快、干净利落。需注意的是,结尾虽然力求简单,但要有内容。 在课程结尾时,内训师一定要用一个案例进行说明,且所使用的案例一定要非常经典和精彩。 三、如何讲好课程中的“龙身”部分 龙身是整个课程最为重要的主体部分,包含三部分内容,如表2所示:
四、课程讲解要素比例分析 课程的讲解主要由呈现、声音表达和内容三大结构组成 1.呈现 所谓呈现,指的是所讲授的东西,包括知识观点、案例、图表、素材、视频等元素。呈现在课程讲解中所占比例达50%。 2.声音表达 声音表达是课程讲解的另一个要素,占38%的比例。 要拥有一个有魅力的嗓音 要掌握正确的发声方法 要有自己的标准口头禅 3.内容 内容即理论内容,在课程讲解中只占7%。 五、关注课程信息句的使用 在授课过程中,内训师必须关注课程信息句的使用,具体来说包括: 1.告诉学员你对主题的观点 2.告诉学员这是最核心的部分,是整个演讲(授课)的魂 3.强化信任关系,确保不偏离主题,确保散的东西有一个统一点 4.一个信息句就像一个简短的宣言,使学员立刻了解你所讲述的观 点 5.从结论开始,金字塔思维 六、应用“强主线”设计课程
课程设计(大作业)报告课程名称:计算机组成原理 设计题目:基本模型机设计与实现 院系:信息技术学院 班级:计算机科学与技术3班 设计者: 学号: 指导教师: 设计时间: 昆明学院 信息技术学院 课程设计(大作业)任务书
目录 课程设计(大作业)报告 一、课程设计的教学目的 1. 在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上,进一步将其中各单元组成系统构造一台模型计算机。 2. 本实验定义五条机器指令,编写相应的微程序,并上机调试运行,形成整机概念。 课程设计内容设计一台基本模型机,并实现相关的指令。 二、课程设计任务和基本要求 本课程设计以TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统为平台设计完成。 1.按给定的数据格式和指令系统,设计一个微程序控制器。 2.设计给定机器指令系统以及微程序流程图,按微指令格式写出微 程序的为指令代码。
3.连接逻辑电路完成启动,测试,编程,测试,效验和运行,并观测运 行过程及结果。 4.将微程序控制器模块与运算器模块,存储器模块联机,组成一台 模型计算机。 5.用微程序控制器控制模型机的数据通路。 6.通过在模型机上运行由机器指令组成的简单程序,掌握机器指令 与微指令的关系,建立计算机整机的概念,掌握计算机的控制机制。 7.按指定的应用项目进行汇编指令格式及功能设计,并设计相应的 机器指令代码,按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序.在 PC机上编辑机器指令和微程序,装载代码到TDN-CM++实验系统并运行,实现应用要求。 三、设计任务及分析 (1)设计任务: 从输入设备读取数据X并将其存入以A为间接地址的 内存单元,将X与R 0. 寄存器中的内容Y执行X ⊕,结果送到以B为直接地址的内存单元保存。 (2)分析: A:给R 寄存器直接置入01H. B:从数据开关给间接地址为0CH的内存单元置数,(03H). C:给R 0中的内容取反,结果存在R 中. D:将间接地址0CH中直接地址0EH中的内容(03H)放入DR1中, R 中的内容 放入DR2中,将DR1和DR2种的数进行异或运算,结果放在R 中. E:将R 中的内容存在直接地址为0DH的内存单元中. 四、设计原理 模型机在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号,实现特定指令的功能。这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成,CPU 从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一段微程序。 本实验采用五条机器指令: IN(输入)、ADD(二进制加法)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件转移),其指令格式如下(前4位为操作码):
目录 摘要 (2) 前言 (3) 正文 (4) 一、设计目的和设计原理 (4) 1.1设计目的 (4) 1.2设计原理 (4) 二、总体设计 (7) 三、详细设计 (8) 3.1运算器的物理结构 (8) 3.2存储器系统的组成与说明 (11) 3.3指令系统的设计与指令分析 (12) 3.4微程序控制器的逻辑结构及功能 (14) 3.5微程序的设计与实现 (18) 四、系统调试 (27) 总结 (29) 参考文献 (30) 致谢 (31)
摘要 根据设计任务书要求,本设计要实现完成一个简单计算机的设计,主要设计部分有运算器,存储器,控制器以及微指令的设计。 其中运算器由运算芯片和寄存器来完成,存储器由总线和寄存器构成,使用硬布线的方式实现控制器,从而完成设计要求。 : 关键词:基本模型机的设计;运算器;存储器;控制器;
前言 计算机组成原理是计算机科学技术学科的一门核心专业基础课程。从课程的地位来说,它在先导课程和后续课程之间起着承上启下的作用。 计算机组成原理讲授单处理机系统的组成和工作原理,课程教学具有知识面广,内容多,难度大,更新快等特点。此次课程设计目的就是为了加深对计算机的时间和空间概念的理解, 增强对计算机硬件和计算机指令系统的更进一步了解。 计算机组成原理课程设计目的是为加深对计算机工作原理的理解以及计算机软硬件之间的交互关系。不仅能加深对计算机的时间和空间的关系的理解,更能增加如何实现计算机软件对硬件操作,让计算机有条不紊的工作。
正文 一、设计目的和设计原理 1.1设计目的 融会贯通计算机组成原理课程中各章的内容,通过知识的综合运用,加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识,特别是对硬连线控制器的认识,建立清晰的整机概念。对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。 在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统地构造一台基本模型计算机。 1.2设计原理 (1)运算器 设计中所用的运算器数据通路,其中运算器由两片74LS181以并/串形成8位字长的ALU构成。运算器的输出经过一个三态门74LS245(U33)到ALUO1插座,实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0~D7插座BUS1~6中的任一个相连,内部数据总线通过LZD0~LZD7显示灯显示;运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273(U29、U30)锁存,两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS,测试时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0~D7插座EXJ1~EXJ3中的任一个;参与运算的数据来自于8位数据开并KD0~KD7,并经过一三态门74LS245(U51)直接连至外部数据总线EXD0~EXD7,通过数据开关输入的数据由LD0~LD7显示。 算术逻辑运算功能发生器 74LS181(U31、U32)的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M并行相连后连至SJ2插座,测试时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2,以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN、M来模拟74LS181(U31、U32)的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M;其它电平控制信号LDDR1、LDDR2、ALUB`、SWB`以手动方式用二进制开关LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB来模拟,这几个信号有自动和手动两种方式产生,通过跳线器切换,其中ALUB`、SWB`为低电平有效,LDDR1、
一、小学模型制作的意义、特点与内容 1.小学生模型活动和小制作的意义 (1)有利于激发学生立志为我国的航空、航海、车辆及科技事业的发展作贡献我们的祖先在航空、航海、车辆等方面的发明和创造,对人类世界作出过巨大的贡献。 在航空领域,我们的祖先制作出了种类繁多的风筝、竹晴蜒、孔明灯和木鸟模型。它们在飞机发明的过程中起了重要的作用。 在航海领域,我们的祖先创造了人类历史上最原始的船——独木舟。明代伟大的航海家郑和率领庞大船队七下西洋,无论在船只数和人数上,都超过了哥伦布船队和麦哲伦船队,成为世界航海史上的一大创举。我国四大发明之一的指南针应用于航海领域,成为世界航海史上划时代的事件。 在车辆方面,我国是世界上制造和使用车辆最早的国家,相传在5000年前就开始使用战车。指南车和记里鼓车以它们复杂的机械结构,占据了车辆发展史上的一个重要地位。 但是,我国在航空、航海、车辆等方面同工业发达的国家相比,还有不少差距。开展航空、航海、车辆和小制作活动,可以使小学生了解我国航空、航海、车辆发展的历史和现状,激发学生从小立志献身于祖国的航空、航海、车辆事业,为四化建设作出贡献。 (2)有利于开拓小学生的视野,把学到的知识运用到实际中去 模型活动和小制作,需要运用许多科学知识,涉及到小学自然常识中的许多问题。如要了解飞机的飞行,就要运用空气方面的知识,航海要运用海洋知识等等。同时还要用到许多其他学科的知识。通过模型活动和小制作,使已经学过的知识得到加深和理解,对于还没有学习到的知识,会引起小学生强烈的求知欲,扩大视野,为今后的学习打下良好的基础。 (3)有利于培养小学生各种能力,发展智力 模型活动和小制作内容十分丰富。在活动中不但能学到许多知识,而且能培养学生的各种能力。通过参观访问,可以引导学生认真观察、勤于思考、仔细分析,培养观察能力和思维能力。通过设计制作,可以启发学生结合运用所学知识、勇于实践,培养创造能力和动手能力。通过开展竞赛,可以吸引学生参加组织工作,提高社会活动能力等等。同时,经过一定的制作实践,可以鼓励小学生自己设计,自己收集资料,独立完成制作,以培养创造型人才。 二、小学生模型活动和小制作的特点 (1)多样性 模型活动和小制作种类繁多。从构造上看,有纸木结构的简单模型和小制作,也有要用几千个零件、制作要求较高的无线电遥控模型;从性能上看,有只能观赏的实体模型,有只能运动短距离、几秒钟的模型,也有运动长距离、几十小时的模型。模型活动和小制作的多样性,为不同年龄的个人、不同条件的学校提供了广泛的选择余地。 (2)趣味性 不同种类的模型和小制作,有不同的性能,制作出来的飞机能飞、轮船能开、汽车能跑、小制作能动会亮,这就使得模型活动和小制作趣味无穷。通过制作和调整,使模型和小制作的性能不断提高,更对学生具有强烈的吸引力。 (3)实践性 模型活动和小制作最明显的特点就是实践性强。任何一件模型或小制作,都要通过学生的亲自制作、装配、亲自检查、调试才能完成。做这些工作,又需要开动脑筋,手脚勤快,从而有利于培养学生的独立工作能力。 (4)探索性 在制作模型活动和小制作时,重复工作较少,即使重新制作,也要求比上一次制作得更好,这就需要不断改进工艺。制作好的模型和小制作,还需要进行不断调试,以达到最佳状
实验七基本模型机的设计与实现 一、实验目的 ⒈在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统地构造一台基本模型计算机。 ⒉为其定义5条机器指令,并编写相应的微程序,上机调试掌握整机概念。 二、实验设备 Dais-CMH+/CMH 计算器组成原理教学实验系统一台,实验用扁平线、导线若干。 三、实验原理 部件实验过程中,各部件单元的控制信号是以人为模拟产生为主,而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元的控制信号,实现特定指令的功能。这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成,CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一个微程序。 本实验采用五条机器指令:IN(输入)、ADD(二进制加法)、STA(存数)、OUT (输出)、JMP(无条件转移),其指令格式如下(前三位为操作码): =============================================================== 助记符机器指令码说明 --------------------------------------------------------------- IN R0,SW 0010 0000 数据开关状态→R0 ADD R0,[addr] 0100 0000 XXXXXXXX R0+[addr]→R0 STA [addr],R0 0110 0000 XXXXXXXX R0→[addr] OUT [addr],LED 1000 0000 XXXXXXXX [addr]→LED JMP addr 1010 0000 XXXXXXXX addr→PC =============================================================== 其中IN为单字节(8位),其余为双字节指令,XXXXXXXX为addr对应的二进制地址码。 根据以上要求设计数据通路框图,如图7-10-1所示。系统涉及到的微程序流程见图7-7-3,当拟定“取指”微指令时,该微指令的判别测试字段为P(1)测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令,因此P(1)的测试结果出现多路分支。本机用指令寄存器的前3位(IR7~IR5)作为测试条件,出现8路分支,占用8个固定微地址单元。 当全部微程序设计完毕后,应将每条微指令代码化,表7-10-1即为将图7-10-2的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。 下面介绍指令寄存器(IR):指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时,先把它从内存取到数据总线上,然后再传送至指令寄存器。指令划分为操作码和地址码字段,由二进制数构成,为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试P(1),通过 节拍脉冲T4的控制以便识别所要求的操作。“指令寄存器”根据指令中的操作码译码 强置微控器单元的微地址,使下一条微指令指向相应的微程序首地址。 本系统有两种外部I/O设备,一种是二进制代码开关,它作为输入设备(INPUT DEVICE);另一种是LED块,它作为输出设备(OUTPUT DEVICE)。例如:输入时,二进制开关数据直接经过三态门送到外部数据总线上,只要开关状态不变,输入的信息也不变。输出时,将输出数据送到外部数据总线上,当LDED有效时,将数据打入输出锁存器,驱
淮海工学院计算机工程学院实验报告书 课程名:《计算机组成原理》 题目:实验四基本模型机实验 班级: 学号: 姓名:
1、目的与要求 1)在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上,将第一部分中的各单元组成系统,构造一台基本模型计算机。 2)本实验定义五条机器指令,编写相应的微程序,并上机调试运行,形成整机概念。2、实验设备 1) ZYE1601B计算机组成原理教学实验箱一台,排线若干。 2) PC机一台。 3、实验步骤与源程序 l) 根据该模型机的指令系统,编写一段程序。这里给出两个参考程序。 参考程序一: 本程序从输入设备(数码开关)取入数据,保存在内存单元08,然后从08单元送到输出设备(LED数码管)进行显示。然后程序停止(请实验者考虑:如何修改程序,使程序不断从输入设备取出数据,送到输出设备显示。每次循环过程中,可以使输入设备数据改变,考察输出显示的结果。)。 设计机器指令程序如下(机器码为十六进制数据)。 地址内容助记符说明 00 00 IN ;输入开关数据→R0 01 20 STA [08H] ;R0→[08] 02 08 ;地址 03 30 OUT [08H] ;[08H]→BUS 04 08 ;地址 05 40 JMP [00H] ;00H→PC 06 00 ;跳转地址 参考程序二: 本程序从输入设备(数码开关)读入数据,与0A单元的数据相加,然后送到输出设备(LED 数码管)进行显示。本程序不断地循环运行,在运行中可改变输入开关(INPUT)的值,观察输出显示的变化。 设计机器指令程序如下(机器码为十六进制数据)。 地址内容助记符说明 00 00 IN ;输入开关数据→R0,采集数据 01 10 ADD [0AH] ;R0+[0AH]→R0,输入数据与指定数据相加 02 0A ;地址 03 20 STA [0BH] ;R0→[0B] 04 0B ;地址 05 30 OUT [0BH] ;[0BH]→BUS,输出显示 06 0B ;地址 07 40 JMP [00H] ;00H→PC 08 00 ;跳转地址 0A 01 ;加数,可自定 0B ;求和结果保存在0B单元 2) 按图1连接实验线路。 3) 写程序: 对于本实验箱可以用两种方法来写入程序。 方法一:手动写入 (1)先将机器指令对应的微代码正确地写入2816中,由于在实验1.6微程序控制器的组成与微程序设计实验中已将微代码写入E2PR0M芯片中,对照表2—2校验正确后就可使用。
课程设计 课程名称:计算机组成原理 设计题目:基本模型机设计与实现 学院:信息工程与自动化 专业:计算机科学与技术 年级: 学生姓名: 指导教师:王海瑞 日期: 教务处制
课程设计任务书 信息工程与自动化学院计算机专业年级 学生姓名: 课程设计题目:基本模型机设计与实现 课程设计主要内容: 利用所学过的理论知识,特别是微程序设计的思想,写出要设计的指令系统的微 程序。将所设计的微程序在计算机组成原理教学实验系统环境中进行测试,并给出测试思路和具体程序段。最后撰写出符合要求的课程设计报告。 首先要确定所设计计算机的功能和用途,设计中根据功能和用途确定指令系统, 数据的表示格式,位数,指令的编码,类型,需要设计那些指令和寻址方式。确定相 对应指令所包含的微操作以及总体结构设计之间的数据通路结构,在此基础上,就可以拟出各种信息传输路径,以及实现这些传输所需要的微指令。 设计指导教师(签字): 教学基层组织负责人(签字): 年月日
目录 一、基本模型机的设计,,,,,,,,,,,,,,,, 4 1、程序设计目的,,,,,,,,,,,,,,,, 4 2、程序设计任务和基本要求,,,,,,,,,,,, 4 3、实验原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 5 二、实验内容及步骤,,,,,,,,,,,,,,,8 1.实验内容,,,,,,,,,,,,,,,,,,,8 2.实验步骤,,,,,,,,,,,,,,,,,10 3.实验情况及记录,,,,,,,,,,,,,,,14 三、总结体会,,,,,,,,,,,,,,,,,,15 四、参考文献,,,,,,,,,,,,,,,,,,16 一、基本模型机的设计 1、程序设计目的 (1)掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上,深入掌握信息流和控制信息流的流动过程,
课程设计说明书 课程名称:创新建筑模型制作开放实验 课程代码: 8501671 题目:田园别墅 学院(直属系) :建筑与土木工程学院 年级/专业/班:2008级建筑工程2班 学生姓名:何林 学号: 312008********* 指导教师:郑树奎老师 开题时间: 2010 年 6 月 28 日 完成时间: 2010 年 7 月 2 日
目录 1.摘要 (2) 2.引言 (3) 3.任务与分析 (4) 4. 正文………………………………………………………………………………………5-10 5.结论 (11) 6.致谢 (12) 7.参考文献 (13)
摘要 本模型以简约为主,简约而不简单。通过各个景物的相互映衬,体现出平凡中的不平凡,各个景物的安排都是设计的独具匠心的体现。贴近自然是本模型的另一个特点,来源于自然更融合于自然,让居住者心旷神怡。在追求自然、环保、经济、实用,节能等方面的基础上追求在室内环境上给人一种新颖的特色美,较强的亲切氛围。 关键词:简约,自然
引言 建筑模型设计是一种认知过程,是对室内设计学的原理、法则的具体应用,学生只有努力提高自己的素质,才会有创新。设计作品应给人以高雅、不落俗套的感觉,对于设计的基本原理、法则的把握应恰到好处,在实践中不断积累经验,不断探索刻意求新,从而掌握规律,总结经验,提高审美水平,开阔视野。为了增加我们对建筑模型设计的认识,提高我们的实际操作能力,故我们做了此次建筑设计及的模型,简约和自然是我们的设计理念,住宅不是艺术品,它首先是人们赖以栖身的地方,因此应以实用和舒适为第一目标。人每天都要在自己的住宅里活动、生活,装修的根本目的是为人创造一个舒适的生活空间,让人一进入住宅就有家的感觉。有家的感觉似乎是很平常很一般的要求,但也恰恰是最基本最重要的要求。
计算机基本模型机设计与实现 万红明,李明威 ——湖北省孝感学院计算机科学系 摘要:本科研项目主要在传统模型机的基础上进一步设计且实现模型机的主要组成部件(运算器,存储器,控制器,基本输入输出设备)的基本功能,结合基本硬件资源,充分利用微程序,时序,组合逻辑等控制模型机完成一些基本的指令功能。 关键词:计算机组成原理模型机微指令微程序。 一、模型机的硬件组成 计算机是由运算器、存储器、控制器以及输入输出四大主要单元组成。它们之间通过一条公共的通道进行数据的传递和控制,即总线。其中运算器主要是负责数据的逻辑和算术运算,存储器的任务就是存放我们编写的机器指令(程序)和一般的数据存储,控制器是根据读取内存中的机器指令从而对相应的指令作出分析,继而对我们的计算机发不同的控制信号。输入输出单元则是将我们需要运行的程序写入内存,再由机器运行计算得出结果,予以显示输出。下图为模型机的基本框架: 图(1) 下面我们就对模型机的硬件设计思路作一些简要的介绍(设计的重点是在微程序的设计上,在后面我们将作祥细的说明。 (1)算术逻辑运算单元 我们用的运算器是将两个74LS181进行级联做成一个八位的运算器,并且带有进位功能。当有进位产生时,在高四位的74LS181上的CN+4端输出一个高电平,经D触发器锁存输出并送致LED显示。74LS181有多种组合状态,因此会有多种不同的结果。我们在此只设计实现两个数据相加的功能。它的输入端直接连着两个锁存器(74LS273),它能够将输入端的数据送进锁存器内锁存,进而将数据送进运算器进行算术或逻辑运算。运算器运算后的结果将通过一个三态门(74LS245)后才能送到总线与其它的部件交换数据,设计中三态门的作用是使各部件正常工作而互不影响。 (2)存储单元 存储器芯片选用的是6116(2K x 8),其数据端接至数据总线,地址由地址锁存器(74LS273)给出。数据开关经一三态门(74LS245)连至数据总线,分时给出地址和数据。
武汉华夏理工学院 课程设计 课程名称计算机组成原理 题目模型机设计与实现 专业 班级 姓名 成绩 指导教师田小华 2016 年12 月27 日
武汉华夏理工学院信息工程系 课程设计任务书 课程名称:计算机组成原理指导教师:田小华 班级名称:开课教研室:软件与信息安全 一、课程设计目的与任务 理解计算机系统各个功能部件的功能、结构和工作原理,正确理解各功能部件之间的相互关系及其在计算机系统中所起的作用;掌握计算机系统各个功能部件的设计和分析技术,包括数据与指令的编码、存储器、运算器、输入输出接口等。 在此基础上,使学生通过理论与实践的结合,利用基本模型计算机的构建与调试实验,完整地建立计算机硬件的整机模型,掌握中央处理器的基本结构和控制流程,掌握机器指令执行的基本过程,熟悉微程序控制器的基本结构和微程序设计技术的主要技巧,理解一条机器指令与一段微程序的关系,明确高级语言指令与微指令的对应关系,充分理解控制信息流利用数据通路完成对数据流的加工处理的过程。 通过课程设计,使学生将所学专业知识综合运用,在实践活动中积累经验,增长才干,训练学生独立工作能力,激发学生的学习热情,培养学生的自主创新精神,养成务实严谨的工作作风。 二、课程设计的内容与基本要求 1.按给定的数据格式、机器指令格式和微指令格式,利用基本的数字逻辑器件,设计—台微程序控制的模型计算机。 2.设计五条机器指令:IN,ADD,STA,OUT,JMP,并用微指令编写微程序,实现每条机器指令的功能。 3.在TD-CMA教学实验平台上实现基本模型机方案: ⑴建立数据通路,定义开关SWA及SWB的功能;⑵确定微程序控制流程,掌握控制台操作;⑶输入编写的五条机器指令的微程序序列;⑷输入实验机器指令程序序列;⑸设计基本模型的物理连线;⑹完成微程序的调试,实现实验机器指令程序的功能。 完成模型机调试任务后,整理课程设计资料,撰写课程设计报告。课程设计报告内容包括: ①模型机数据通路图;②微程序控制器逻辑模块图;③微程序控制流程图;④元件排列图; ⑤设计说明书;⑥调试小结。 三、课程设计步骤及时间进度和场地安排 《计算机组成原理》课程设计将安排在第17周, 地点在信息系实验楼523教室。具体安排如下:1.第17周周1(1节)(12月26日) :集中讲解课程设计原理与方法,3-203教室 2.第17周周1(2--4节):完成模型机的实验线路连接
兰州理工大学技术工程学院 计算机组成原理课程设计任务书(09级)题目:模型机设计—1 学生姓名:学号: 班级:计算机科学与技术(2)班指导老师: 一、计算机组成原理课程设计题目简介 该设计要求学成根据计算机组成原理课程所学知识,设计、开发一套简单的模型就算计。 通过对一个简单计算机的设计,以达到对计算机的基本组成、部件的功能与设计、微程序控制器的设计,微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。通过模型机的设计和调试,连贯运用计算机组成原理课程学到的知识,建立计算机整体概念,加深计算机时间与空间概念的理解。 二、计算机组成原理课程设计任务 1、查阅文献资料,一般在5篇以上; 2、以教学实验用模型机为背景,通过调研、分析现有的模型机,建立带有带8位自增、自减指令的整机模型; 3、完成系统编程与测试工作; 4、撰写设计说明书; 5、做好答辩工作。 三、计算机组成原理课设设计的主要内容、功能及指标 1、根据任务要求设计整体系统的方案。 2、存储系统:使用模型机的存储模块,说明存储器的输入输出时序,模块连接方式等。 3、运算器:使用模型机的器件,组成带有片间串行进位8位移位运算功能的运算器。 4、微程序控制器模块:使用教学机的系统,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,每条指令所对
应的微程序等)。指令系统包括下列指令:IN、OUT、STA、LDA、JMP、BZC、CLR、MOV、 ADD、SUB、ADC、ADT、INC、DEC、SBT、SBC 6、了解并说明教学模型机的输入输出模块。 7、在自己设计的指令系统基础上,编制一个汇编语言小程序并进行调试通过。 8、整机设计分模块进行,说明模块中数据和控制信号的来源、去向、功能、时序、以及模块间数据和控制信号的来源、去向、功能、时序等。 四、完成课程设计报告 1、设计题目、设计任务、实验设备与器材; 2、整体设计方案,设计原理与内容; 3、画出模型机数据通路图; 4、画出设计的模型机微程序流程图和微程序; 5、说明指令系统的格式; 6、说明模块中数据和控制信号的来源、去向、功能、时序、以及模块间数据和控制信号的来源、去向、功能、时序等。 7、调试情况,调试过程中遇到的主要问题,是如何解决的;对设计和编码的回顾讨论和分析;改进设想;经验和体会等; [1]计算机组成原理课程设计提交的成果 1.设计说明书一份,内容包括: 1)中文摘要100字;关键词3-5个; 2)前言; 3) 设计的目的及设计原理; 4)模型机的逻辑结构及框架; 5) 运算器的物理结构; 6)存储器系统的组成与说明; 7)指令系统的设计与指令格式分析; 8) 微程序控制器的逻辑结构及功能; 9)微程序的设计与实现(含微指令格式、后续地址产生方法以及微程序入口地址的形式)