计算机硬件综合课程设计报告
简单模型机设计
一、设计要求
硬件：TDN-CM计算机组成原理实验系统一台，PC机一台，排线若干，串口线一根。软件：CMP软件
二、设计目的
1. 通过对一个简单计算机的设计，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。
2. 通过这次课程设计，建立整机的概念，对程序进行编辑，校验，锻炼理论联系实际的能力。
3. 通过本次课程设计熟悉和训练设计思路与实现方法。
4. 通过本次课程设计锻炼团队合作的能力和团队问题的解决。
三、设计电路及连线
设计电路及连线实验图如下图1-1 所示。
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图1-1简单模型机连线图
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四、设计说明
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本次课程设计将能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 一个微程序。 本次课程设计采用五条机器指令： 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
助记符 机器指令码
说明
微程序入口地址
IN
0000 0000
“INPUT DEVICE ”中 10
的开关状态T R0
ADD addr 0001 0000 xxxx 次xx
R0+[addr] T R0 11 STA addr 0010 0000 XXX X 次xx
R0 T [addr]
12 OUT
addr 0011 0000
xxxx xxxx [addr] T BUS 13 JM P
addr
0100 0000
xxxx 次xx
addr T PC
14
（前 4位为操作码）：
24 23 22 21 20
19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6
5 4 3
2 1
S3 S2 S1 SO M Cn
WE
A9 A8 A B C
uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uAO
A 字段
B 字段
C 字段
五、设计步骤
1.
设计微程序流程图，如图 1-3所示。
运行微程序
其中，IN 为单字长（8位），其余为双字长， xxxx xxxx 为addr 对应的二进制地址码。
设计数据通路框图如图 1-2所示。微代码定义如表 1-1所示。
图1-2数据通路图
15 14 13
选择
0 0 0
0 0 1 LDDRi 0 1 0 LDDR1 0 1 1 LDDR2 1 0 0 LDIR 1
0 1 LOAD 1
1
LDAR
12 11 10 选择
0 0
0 0 1
RS-B
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1 ALU-B 1
1
PC-B
9 8 7
选择 0
0 0
0 0 1 P （ 1）
0 1 0 0
1 1
1 0 0
P （ 4） 1 0 1
1
1
LDPC
IN ADD
01
PC T AR
PC+1
RAM T BUS
BUS T IR
02
10 1
1
10
P(1)
STA OUT JMP SW T R
/
PC T AR
PC+1
03
RAM T BUS
01 BUS T AR
PC T AR
PC+1
1「°
7
RAM T BUS
BUS T AR
1
15
r
R0 T BUS
13
PC T AR
PC+1
16
14
T
PC T AR
PC+1
RAM T BUS
BUS T DR2
05
R0 T DR1
BUS T RAM
06 01
(DR1)+(DR2) T RO
RAM T BUS
BUS T AR
F
17
RAM T BUS
BUS T DR1
25
DR1T LED
01
RAM T BUS
01
图1-3微程序流程图
2.微指令代码化，如下表1-2所示。
