目录
第1章绪论 (1)
1.1 课程设计的目的 (1)
1.2 课程设计环境和设备 (1)
1.3 课程设计的主要内容和要求 (1)
第2章指令系统概述 (2)
2.1 模型机结构框图 (2)
2.2 工作原理 (3)
2.2.1 数据格式 (3)
2.2.2 指令格式 (3)
2.2.3 指令系统 (4)
第3章微代码设计与实验 (6)
3.1 微代码设计 (6)
3.2 实验微代码 (8)
第4章程序代码 (10)
第5章系统设计与实现 (11)
5.1 系统设计内容 (11)
5.2 系统实现 (11)
第6章总结 (15)
参考文献 (16)
北华航天工业学院课程设计报告
内容摘要
计算机系统由计算机硬件和软件两部分组成。硬件包括中央处理机、存储器和外部设备等；软件是计算机的运行程序和相应的文档。计算机系统具有接收和存储信息、按程序快速计算和判断并输出处理结果等功能。
本实验利用EL-JY-Ⅱ型计算机组成原理实验系统组建电路，综合运用运算器、控制器等部件，完成一个较完整的模型机设计和实现，并构造一个指令系统使编写机器指令实现不同的具体运算功能。
关键词：EL-JY-II 模型机指令系统指令
第1章绪论
现代社会计算机的应用将会越来越普遍，了解计算机的组成与体系结构，对使用计算机的人们来说有很大的帮助，能够使他们熟练地掌握和操作计算机。通过课程设计对计算机组成和系统结构的基础知识进行全面的掌握，培养独立分析、研究、开发和综合设计能力。
1.1 课程设计的目的
本课程设计综合运用运算器、控制器、存储器、输入输出系统、总线等部件和辅助电路，完成一个较完整的模型计算机设计和实现（包括硬件和软件）。
通过课程设计对计算机组成和系统结构的基础知识进行全面的掌握，培养独立分析、研究、开发和综合设计能力。
1.2 课程设计环境和设备
利用EL-JY-II型计算机组成与系统结构实验系统。
系统采用“基板+扩展板（CPU板）”形式；系统公共部分如数据输入/输出和显示、单片机控制、与PC机通讯等电路放置在基板上，微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路放置在扩展板上。
系统提供有面包板和CPLD实验板。
1.3 课程设计的主要内容和要求
掌握计算机五大功能部件的组成及功能，熟悉完整的单台计算机基本组成原理，掌握计算机中数据表示方法、运算方法、运算器的组成、控制器的实现、存储器子系统的结构与功能、输入/输出系统的工作原理与功能。
（1）利用实验设备平台构造完整的模型机；
（2）利用运算器74LS181执行算术操作和逻辑操作；
（3）运用随机存储器RAM以及地址和数据在计算机总线的传送关系，实现运算器和存储器协同工作，读写数据，检查结果是否正确；
（4）应用微程序控制器，往EEPROM里任意写24位微代码，读出微代码并验证其正确性；
（5）构造指令系统，定义至少10条机器指令，实现比较完整的模型机功能；
（6）利用微程序控制器控制模型机运行，实现基于重叠和流水线技术的CPU技术。
要求画出系统模块框图：按从上到下的设计方法，将整个设计依功能划分成若干模块；并确定各个模块的输出、输入端口及要完成的功能。检查模块逻辑功能是否正确；
第2章指令系统概述
2.1 模型机结构框图
此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。
1.运算器又是有299，74LS181完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，及三个通用寄存器Ax，Bx，Cx等组成。
2.控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。
3.存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。
4.输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的。
图2-1中运算器ALU由U7--U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。微控器部分控存由U13--U15三片2816构成。除此之外，CPU的其他部分都由EP1K10集成。
存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H--FFH。
输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动构成，当D-G和W/R均为低电
平时将数据总线的数据送入数码管显示。在开关方式下，输入设备由16位电平开关及两个三态缓冲芯片74LS244构成，当DIJ-G为低电平时将16位开关状态送上数据总线。在键盘方式或联机方式下，数据可由键盘或上位机输入，然后由监控程序直接送上数据总线，因而外加的数据输入电路可以不用。
本系统的数据总线为16位，指令、地址和程序计数器均为8位。当数据总线上的数据打入指令寄存器、地址寄存器和程序计数器时，只有低八位有效。
2.2 工作原理
2.2.1 数据格式
本实验计算机采用定点补码表示法表示数据，字长为16位，格式如下：
其中，第16位为符号位，数值表示范围是：-32768 ~ 32767。
2.2.2 指令格式
（1）算术逻辑指令
设计9条单字长算术逻辑指令，寻址方式采用寄存器直接寻址。其格式如下：
表2 寻址方式表示表
表3 操作码表
其中OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：
（2）存储器访问及转移指令
存储器的访问有两种，存数和取数。它们都使用助记符MOV，但操作码不同。转移指令只有一种，及无条件转移（JMP）。指令格式如下：
