计算机组成原理课程设计(微程序)报告

《计算机组成原理》课程设计报告目录1.任务书 (1)2.设备清单 (1)3.设计原理及方法 (1)3.1数据格式 (1)3.2指令设计 (1)3.3指令格式 (2)3.4指令系统 (3)3.5设计依据 (3)3.6按微指令的格式参照程序流图 (5)3.7微程序代码清单 (6)3.8实验接线图 (7)3.9机器指令代码清单 (8)3.10化简后的机器指令 (8)4.设计运行结果分析 (12)4.1实验过程 (12)4.2结果分析 (14)5.设计小结 (14)6.设计日志 (15)1．任务描述复杂指令计算机系统设计设计不少于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。

基于TD-CMA计算机组成原理教学实验系统，设计一个复杂计算机整机系统模型机，分析其工作原理。

根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。

IN R1，00H; 从端口00（IN单元）读入数据送R1LDI R2,0FH;将立即数OFH装入R2AND R1,R2;R1*R2－>R1STA [10H],R1;R1->[[10H]],间接寻址OUT 40H,10H；10H单元的内容在OUT单元显示，直接寻址DEC 12H；12H单元内容减1，直接寻址LOP:BZC EXIT;JMP LOP;EXIT:HLT10H、12H单元内容分别为12H、03H2.设备清单PC机一台，TD-CMA实验系统一套，排线若干。

3.设计原理及方法3.1数据格式模式机规定采用的定点补码表示法表述数据，字长为8位，8位全用来表示数据（最高位不表示符合），数值表示的范围：0≤X≤28-1。

3.2指令设计模型机设计三大类指令共十五条，其中包括运算类指令、控制转移类指令，数据传送类指令。

运算类指令包括三类：算数运算、逻辑运算、移位运算，设计有6类运算指令，分别为：AND、ADD、INC、SUB、OR、RR，所有运算全是单指令，寻址方式采用寄存器直接寻址。

窊大的计算机学院的学弟学妹们，你们师哥呕心沥血的一个月，终于把计算机最棘手的一门实验搞定了---微程序设计以下是我汗水的结晶，现传在网上，供你们借鉴，用到此文档的童靴，赶紧的膜拜感激吧！真羡慕你们可以有这么慷慨的学长，处处为你们着想。

你说我的学长学姐们怎么就没有人传一份呢？O(∩_∩)O哈哈~姓名： [请输入姓名]联系电话： [请输入联系电话]目录1 课程设计的目的和要求 (1)1.1课程设计目的 (1)1.2 课程设计的要求 (1)2 实验设备 (1)3 实验分析 (1)3.1 指令译码电路分析 (1)3.2 微地址形成分析 (2)3.3 时序电路分析 (4)3.4 运算器单元分析 (6)3.5 寄存器单元分析 (7)3.6 微控器电路分析 (8)3.7 设计内容分析 (10)4 实验设计 (11)4.1 微程序控制电路 (11)4.2 微指令格式 (13)4.3 指令功能类别 (13)4.4 微程序流程总框架 (14)5 微程序详细设计 (16)5.1 微程序流程框架 (16)5.2 控制台流程 (17)5.3 每条指令的详细设计 (19)6 机器指令程序 (25)6.1 程序流程图 (25)6.2 程序助记符形式 (26)6.3 机器指令程序 (26)6.4 程序的CPI (27)7 实验步骤 (28)7.1线路连接图 (28)7.2 程序微代码表 (29)心得体会 (31)参考文献 (32)1 课程设计的目的和要求1.1课程设计目的在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。

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 课程设计的要求要求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、分析和解决各种问题，自行设计自己的指令系统结构（ISA），并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。

《计算机组成原理》实验报告学院：计算机学院专业：交通工程班级学号：AP0804114学生姓名：黄佳佳实验日期：2010.12.14指导老师：李鹤喜成绩评定：五邑大学信息学院计算机组成原理实验室实验五微程序设计实验一、实验目的：深入掌握微程序控制器的工作原理，学会设计简单的微程序。

二、预习要求：1．复习微程序控制器工作原理；2．复习计算机微程序的有关知识。

三、实验设备：EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一台，连接线若干。

四、微程序的设计：1．微指令格式设计微指令编码格式的主要原则是使微指令字短、能表示可并行操作的微命令多、微程序编写方便。

微指令的最基本成份是控制场，其次是下地址场。

控制场反映了可以同时执行的微操作，下地址场指明下一条要执行的微指令在控存的地址。

微指令的编码格式通常指控制场的编码格式，以下几种编码格式较普遍。

1）最短编码格式这是最简单的垂直编码格式，其特点是每条微指令只定义一个微操作命令。

采用此格式的微指令字短、容易编写、规整直观，但微程序长度长，访问控存取微指令次数增多从而使指令执行速度慢。

2）全水平编码格式这种格式又称直接编码法，其特点是控制场每一位直接表示一种微操作命令。

若控制场长n位，则至多可表示n个不同的微操作命令。

采用此格式的微指令字长，但可实现多个允许的微操作并行执行，微程序长度短，指令执行速度快。

3）分段编码格式是将控制场分成几段。

若某段长i位，则经译码，该段可表示2i个互斥的即不能同时有效的微操作命令。

采用这种格式的微指令长度较短，而可表示的微操作命令较多，但需译码器。

2．微程序顺序控制方式的设计微程序顺序控制方式指在一条指令对应的微程序执行过程中，下一条微指令地址的确定方法，又叫后继地址生成方式。

下面是常见的两种。

1）计数增量方式这种方式的特点是微程序控制部件中的微地址中的微地址产生线路主要是微地址计数器MPC。

MPC 的初值由微程序首址形成线路根据指令操作码编码形成。

计算机组成原理课程设计报告班级：计算机/物联网 ________ 班姓名：_______ 学号：___________完成时间：2016.1.14 _____________________一、课程设计目的1 •在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；2 •通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念；3 •培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。

二、课程设计的任务针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000 的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。

三、课程设计使用的设备（环境）1 .硬件COP2000实验仪PC机2 .软件COP2000仿真软件四、课程设计的具体内容（步骤）1•详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：从指令字长来看该模型机指令系统包含单字长和双字长两种格式的指令，字长为8位，对于需要访问内存的指令都是双字长的，指令系统中大多数指令是单字长；从指令操作码是定长和变长来看，这里认为，虽然ADD A, R?和ADD A, @R?都是执行加法操作，但他们是不同的指令，将指令格式中寻址寄存器的两位也认为是操作码的一部分，这两条指令的操作码不同。

因此，指令系统的指令格式是定长操作码的，操作码为6位。

1）双字长的指令格式如下：举例2）单字长的指令格式如下:举例:助记符 机器码1机器码2ADD A, R? 000100xxORA, R? 011000xxMOV R?, A100000xx该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等） ：该模型机微指令系统的微指令格式是水平型微指令， 微指令的字长为24位，是机器字长的3倍，每条微指令仅包含微操作控制字段，无顺序控制字段。

成绩：课程设计报告课程名称：计算机组成原理课程设计实验项目：用微指令实现乘法和除法的程序姓名：专业：计算机科学与技术班级：计算机14-6班学号：计算机科学与技术学院实验教学中心2016年9 月1 日设计项目名称：用微指令实现乘法和除法的程序（2 学时）一.设计目的1、通过学习用微指令实现乘法和除法的程序，巩固课本知识，加深对所学知识的理解,综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念。

2、通过实际上机动手操作和亲自设计，锻炼自身的动手能力和实践能力，将课本的理论知识运用于实践，培养综合实践及独立分析、解决问题的能力，充分发挥理论联系实践的教学理念。

3、通过上机学习对微指令的设计，为以后走上工作岗位奠定一定的基础，同时也为以后学习其他相关的内容做铺垫。

4.在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系。

二.设计内容针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序，之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。

三.使用仪器cop2000计算机组成原理实验系统。

四.设计步骤1、理解试验系统自带的每一条微指令的含义和具体工作流程。

2、根据原有的微指令自己设计微指令。

3、微指令设计完成后调试所有的微指令确保没有错误。

4、用自己设计的微指令编写实现乘法和除法运算的程序。

5、编写程序完毕后调试并运行代码，观察是否能够满足需求。

五.微程序设计指令原理1.在微指令的控制字段中,每一位代表一个微命令,在设计微指令时,是否发出某个微命令,只要将控制字段中相应位置成"1"或"0",这样就可打开或关闭某个控制门。

2.详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现（1）该模型机指令系统的特点：①总体概述：COP2000模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。

实验三微程序控制器实验一. 实验目的与要求：实验目的：1.理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形；2.掌握微程序控制器的功能，组成知识；3.掌握微指令格式和各字段功能；4.掌握微程序的编制，写入，观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。

实验要求：1.实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用；2.按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1,TS2,TS3,TS4的波形，并测出所用的脉冲Ф周期。

按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。

二. 实验方案：按实验图在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。

1.练习一：用联机软件的逻辑示波器观测时序信号，测量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4信号的方法如下：(1) TATE UNIT 中STOP开关置为“RUN”状态（向上拨），STEP开关置为“EXEC”状态（向上拨）。

(2) 将SWITCH UNIT 中右下角CLR开关置为“1”(向上拨）。

(3) 按动“START”按钮，即可产生连续脉冲。

（4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现测量波形的画面。

（5）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的Ф插座，即可测出时钟Ф的波形。

（6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATE UNIT中的TS1插座，即可测出TS1的波形；（7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS2插座，即可测出TS2的波形。

（8）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS3插座，即可测出TS3的波形。

（9）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS4插座，即可测出TS4的波形。

2.观察微程序控制器的工作原理：①关掉实验仪电源，拔掉前面测时序信号的接线；②编程写入E2PROM 2816A.将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态；B.将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT中CLR开关置为1状态；C.在右上角的SWITCH UNIT中UA5-UA0开关上置表3.2中某个要写的微地址；D.在MK24-MK1开关上置表3.2中要写的微地址后面的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开关置为1时灯亮，为0时灯灭；E.启动时序电路，即将微代码写入到E2PROM 2816的相应地址对应的单元中；F.重复C-E步骤，将表3.2的每一行写入E2PROM 2816。

计算机组成原理课程设计实验报告目录一、程序设计 (1)1、程序设计目的 (1)2、程序设计基本原理 (1)二、课程设计任务及分析 (6)三、设计原理 (7)1、机器指令 (7)2、微程序流程图 (9)3、微指令代码 (10)4、课程设计实现步骤 (11)四、实验设计结果与分析 (15)五、实验设计小结 (15)六、参考文献 (15)一、程序设计1、程序设计目的（1）在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。

（2使用简单模型机和复杂模型机的部分机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。

（3）掌握微程序控制器的组成原理。

（4）掌握微程序的编写、写入，观察微程序的运行。

（5）通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运行过程。

2、程序设计基本原理（1）实验模型机结构[1] 运算器单元（ALU UINT）运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并－串型8位ALU；两个8位寄存器DR1和DR2为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。

ALU的S0～S3为运算控制端，Cn为最低进位输入，M为状态控制端。

ALU的输出通过三态门74LS245连到数据总线上，由ALU-B控制该三态门。

[2] 寄存器堆单元（REG UNIT）该部分由3片8位寄存器R0、R1、R2组成，它们用来保存操作数用中间运算结构等。

三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由LDRi和RS-B根据机器指令进行选通。

[3] 指令寄存器单元（INS UNIT）指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由LDIR控制其选通。

[4] 时序电路单元（STATE UNIT）用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。

长治学院课程设计报告课程名称：计算机组成原理课程设计设计题目：设计一台性能简单的计算机系别：计算机系专业：计科1101班组别：第三组学生姓名: 学号:起止日期: 2013年7月4日~ 2013年7月10日****:***目录一、课程设计的目的 ----------------------------------1二、设计要求 ----------------------------------------1三、设计的方法及过程---------------------------------23.1整机设计 --------------------------------------23.1.1 根据设计要求正确设置正确设置多路开关-------23.1.2操作控制信号及其实现方式-------------------23.1.3根据接线表画出整机的线路图-----------------2 3.2．设计指令系统----------------------------------3 3.3．设计微指令及指令的微程序----------------------43.3.1设计微地址 --------------------------------4 3.3.2写出指令的执行流程-------------------------3 3.3.3编写指令的微程序---------------------------53.4．编写并执行应用程序----------------------------8四、心得体会-----------------------------------------7 一课程设计的目的通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：（1）计算机的硬件基本组成；（2）计算机中机器指令的设计；（3）计算机中机器指令的执行过程；（4）微程序控制器的工作原理；（5）微指令的格式设计原理；二设计要求题一研制以台性能如下的实验计算机。

计算机组成原理课程设计总结报告[优秀范文5篇]第一篇：计算机组成原理课程设计总结报告大庆师范学院计算机组成原理课程设计总结报告设计题目：基本模型机的模拟设计与实现子题目：外部中断控制流水灯、蜂鸣器学生姓名：院别：专业：班级：学号：指导教师:2011 年 7 月 5日大庆师范学院课程设计任务书题目基本模型机的模拟设计与实现主要内容：对基本模型机的设计与实现，能够自己设计机器指令并且能够翻译为微程序，并能将机器指令和微程序分别打入模拟机的内存和控制存储其中，并通过程序调试能将所编写的程序正确运行。

参考资料：《计算机组成原理》唐朔飞著《计算机组成原理》白中英著《计算机组成原理实验指导》完成期限：一周指导教师签名：2011年 7 月5日大庆师范学院本科毕业论文（设计）大庆师范学院本科毕业论文（设计）目录一、设计目标 (1)二、采用设备 (1)三、设计的原理 (1)3.1 单片机..............................................................................1 3.2中断方式...........................................................................2 3.3实现控制LED 和蜂鸣器的原理 (3)四、逻辑电路图 (3)4.1LED小灯原理图..................................................................... 3 4.2扬声器原理图..................................................................... 3 4.3单片机的独立按键原理图 (4)五、程序代码...........................................................................4 5.1C语言的特点及选择...............................................................4 5.2 程序代 (5)六、调试情况 (5)6.1在keil环境下，编写外部中断的程序…………………………………6 6.2软件调试的步骤 (6)七、心得体会 (6)八、参考文献 (7)大庆师范学院本科毕业论文（设计）摘要：本文介绍了在89c51单片机系统中设计外部中断流水灯、蜂鸣器的一种方法。

计算机组成原理微程序系统实验总结本次实验是针对计算机组成原理中微程序系统的设计与实现，通过实际编程实现了微程序的编写、调试和烧录。

在这个实验中，我们深入了解了微程序系统的实现原理，也掌握了设计和实现微程序的方法。

实验中，我们首先学习了微指令的不同格式和功能码的含义，接着，我们利用Logisim软件设计了微程序控制器的逻辑电路，编写了微程序，并进行了测试，实现了各种指令的操作。

在此过程中，我们深入了解了微程序的实现原理，并学会了如何利用微指令控制各种操作，从而实现了计算机程序的运行。

本次实验的收获可以总结为以下几点：1.深入理解微程序控制原理。

在实验中，我们学习了微程序控制的原理和实现方法，这是计算机组成中的一个重要的概念和技术，它能使计算机能够运行各种指令，实现计算和控制等操作。

通过实验，我们更加深入了解了这一技术的实现原理和使用方法。

2.掌握了Logisim软件的使用方法。

在实验中，我们使用了Logisim软件来设计和模拟微程序控制器的逻辑电路。

通过这个实验，我们学会了如何使用这个软件来设计和模拟各类电子电路，这对于电子电路的设计和实现都非常有帮助。

3.实践了微程序设计。

在实验中，我们实践了微程序的设计与实现，掌握了微指令的不同格式和功能码的含义。

通过这个实验，我们学会了如何通过微指令来控制各种操作，实现计算机程序的运行。

4.增强了团队协作能力。

在实验中，我们形成了一个小组，共同完成了这个项目。

通过这个实验，我们学会了如何与他人合作，如何利用互相的优势，以及如何在团队中进行有效的沟通和协调。

这对于我们的职业生涯和学术研究都非常有帮助。

总之，本次实验是一个非常有意义的实践活动。

通过这个实验，我们学会了深入理解微程序控制原理，掌握了Logisim软件的使用方法，实践了微程序设计，增强了团队协作能力。

这些经验和技能对我们的未来职业生涯和学习研究都具有重要的意义。