计算机组成原理课程设计报告

计算机原理课程设计报告计算机组成原理课程设计报告姓名：班级：学号：指导老师：年月日计算机原理课程设计报告目录第一章课程设计任务概述..........................................................11.1课设目的............................................................................................................................11.2课设任务...........................................................................................................................1第二章题目解答..................................................................22.1指令的执行流程................................................................................................................22.1.1“异或”指令.........................................................................................................22.1.2读取指令...............................................................................................................32.1.3“JMP”指令...........................................................................................................42.2存储器................................................................................................................................42.3计算机运算器....................................................................................................................52.4硬件系统..........................................................................................................................122.4.1输入设备..............................................................................................................122.4.2输出设备..............................................................................................................132.4.3存储器..................................................................................................................132.4.4运算器..................................................................................................................132.4.5控制器..................................................................................................................132.4.6采用门电路设计一个8位的全加器电路............................................................142.4.7定点补码加减法装置逻辑框图...........................................................................142.5运算器的组成及设计......................................................................................................15第三章个人总结................................................................204.1主要结论...........................................................................................................................204.2对实训的认识..................................................................................................................20参考文献........................................................................21计算机原理课程设计报告1第一章课程设计任务概述1.1课设目的通过课程设计，掌握计算机硬件的基本工作原理，并能利用所学知识，完成课设内容。理解计算机基本构造以及微观操作。对指令在计算机内部的执行过程进行深入了解，掌握存储器中的地址变换等。1.2课设任务1参考给出的或者课本上的计算机的硬件（应有中断功能）组成，写出完成下面给定的指令格式的指令的执行流程；（1）累加器内容完成“异或”运算“异或”指令的指令格式操作码DRSR（2）把一个内存单元中的内容读到所选择的一个累加器中。操作码DRSR(3)以下五条机器指令为选做题目，给出指令执行流程（选做要求：(组号mod5)+1=红色题目编号）：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①IN00000000“INPUTDEVICE”中的开关状态R0②ADDaddr00010000××××R0+[addr]R0③STAaddr00100000××××R0[addr]④OUTaddr00110000××××[addr]BUS⑤JMPaddr01000000××××addrPC注释：本小组为第四组，选做题目为52要求用128K×16位的SRAM芯片设计512K×16位的存储器，SRAM芯片有两个控制端：当CS有效时该片选中。当W/R=1时执行读操作，当W/R=0时执行写操作。用64K×16位的EPROM芯片组成128K×16位的只读存储器。试问：(1)数据寄存器多少位？(2)地址寄存器多少位？(3)共需多少片EPROM?画出此存储器组成框图。3设计计算机运算器（包括逻辑框图与指令系统，以及各指令的微程序流程图）（最少4条指令，指令转换成最少两条微指令）。4了解计算机的硬件系统。就计算机的运算器组成部分，说明对其认识。计算机原理课程设计报告2（1）采用门电路设计一个8位的全加器电路（2）定点补码加减法装置逻辑框图5运算器的组成及设计模型机综合实验。第二章题目解答2.1指令的执行流程指令的执行流程过程可以分为四部分：读取指令、分析指令、按指令规定的内容执行指令、检查有无中断请求。2.1.1“异或”指令1.“异或”指令的指令格式:操作码DRSRDR:目标寄存器(累加器)SR：源寄存器2.该指令执行流程:1、取指周期：T1：PCAR；将PC的内容传给ART2：ARDR；由AR规定的存储单元的内容（当前指令）传送到DRT3:DRIR；DR的内容传送到IRPC+1PC；PC内容加I形成下条指令地址，I为指令长度2、执行周期：T1：SRY；将SR中的数据传送到暂存器Y中T2：AC+YZ；AC（累加器）中数据与Y中数据加载至ALU做加法，结果暂存于Z中T3:ZAC；将暂存器Z的内容传送到AC中计算机原理课程设计报告32.1.2读取指令1.把一个内存单元中的内容读到所选择的一个累加器中。操作码DRSRDR:目标寄存器(累加器)SR：源寄存器2.该指令执行流程:1、取值周期：T1：PCAR；将PC的内容传给ART2：ARDR；由AR规定的存储单元的内容（当前指令）传送到DRT3:DRIR；DR的内容传送到IRPC+1PC；PC内容加I形成下条指令地址，I为指令长度2、执行周期：T1：ARM；将AR的内容通过地址总线传给MMDR；将M内存单元的内容通过数据总线传给DR（缓冲寄存器）DRAC；将DR中的数据传送到AC（累加器）中计算机原理课程设计报告42.1.3“JMP”指令1.“JMP”指令的指令格式:助记符机器指令码说明JMPaddr01000000××××addrPC2.该指令执行流程:这是无条件跳转指令，实现将程序执行地址从当前跳转指令所在位置转移到存储器地址为addr处。1、取指周期：T1：PC；AR；将PC的内容传给ART2：ARDR；由AR规定的存储单元的内容（当前指令）传送到DRT3:DRIR；DR的内容传送到IRPC+1PC；PC内容加I形成下条指令地址，I为指令长度2、执行周期：T1：IR（地址字段）PC；将指令中的存储器地址addr传送到PC，IR（地址字段）=add2.2存储器要求用128K×16位的SRAM芯片设计512K×16位的存储器，SRAM芯片有两个控制端：当CS有效时该片选中。当W/R=1时执行读操作，当W/R=0时执行写IR-ARPC-AR-ABUSDBUS-DR-IRPC+1计算机原理课程设计报告5操作。用64K×16位的EPROM芯片组成128K×16位的只读存储器。试问：(1)数据寄存器多少位？(2)地址寄存器多少位？(3)共需多少片EPROM？画出此存储器组成框图（1）存储器的总容量为：512K*16位（SRAM）+128K*16位（EPROM）=640K*16位（数据字长16位）。可知数据寄存器16位。因为220=1024K》640K，所以地址寄存器20位（2）所需EPROM芯片数为（128K*2B）/（64K*2B）=2（片）设存储地址空间分配如下：画出此存储器组成框图：2.3计算机运算器设计计算机运算器（包括逻辑框图与指令系统，以及各指令的微程序流程图）解：计算机原理课程设计报告6设计了ADD（加）、AND（与）、XOR（异或）、NOT（非）4条微指令。1ADD：Ai-RDA-R1Ai+A-Ai将Ai和A从内存中取出，进行加运算后赋值给Ai，存到内存当中。2AND：Ai-R1A-R2Ai&A-Ai将Ai和A从内存中取出，进行与运算后赋值给Ai，存到内存当中。3XOR:Ai-R1;A-R2;Ai⊕A-R3将在寄存器1和寄