【精品】组成原理课设报告

组 成 原 理 实 验 报 告 姓名范华泽 班级软件111班 学号201101014120 第1章 设计任务与要求1 1.1设计内容1 1.2具体要求1 1.3设计环境1 第2章总体设计方案2 2.1设计原理2 2.2设计思路2 第3章 详细设计方案4 3.1设计逻辑图4 3.2算法流程图6 3.3微指令设计过程9 第4章测试程序与结果19 4.1测试程序19 4.2结果23 4.3出现的问题及解决办法27 第5章小结28 第6章参考资料29 第1章 设计任务与要求 1.1设计内容 1. 微程序控制器的设计与实现。主要内容如下 a 指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻 址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻 址方式 b 指令系统至少要包括六条指令，具有上述功能和寻址方式 c 根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微程序 d 将所设计的微程序在虚拟环境中运行调试程序，并给出测试思路和具体程序 段 2. 定点原码一位乘的设计与实现。主要内容如下 a 利用计算机组成原理实验仪和仿真软件，实现定点原码一位乘 b 写出总体设计方案包括设计原理和设计思路等和详细设计方案 c 编写实现乘法的程序进行设计的验证 1.2具体要求 1. 巩固和深刻理解“计算机组成原理”课程所讲解的原理，加深对计算机各模块 协同工作的认识。 2. 通过设计实现机器指令及对应的微指令微程序并验证，从而掌握微程序设 计的思想和具体流程、操作方法。 3. 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。 4. 培养学生独立工作和创新思维的能力，取得设计与调试的实践经验。 1.3设计环境 伟福C0P2000型计算机组成原理实验仪，微机，相关虚拟软件。 第2章总体设计方案 2.1设计原理 a）微程序控制器的设计与实现 编写一个指令系统，根据所编写的指令的功能来设计相应的微程序。首先利用MOV传送 指令来给寄存器和累加器传送立即数，实现立即数寻址；利用寄存器寻址方式，用ADDC指 令对两者进行相加运算；利用寄存器间接寻址方式，用SUB指令实现减运算；利用累加器寻 址方式，用CPL指令实现对累加器寻址；利用存储器寻址方式，用JMP指令实现程序的无条 件跳转。这样，所要设计的指令系统的功能就全部实现了。 b）定点原码一位乘的设计与实现 原码一位乘，两个原码数相乘，其乘积的符号为相乘两数符号的异或值，数值则为两数 绝对值之积。 例X0. 1100, Y0. 1110,计算乘积 X*Y。 0. 1100 0000 1100 1100 0. 10101000 在计算时，逐次按乘数每I位上的值是I还是0,决定相加数取被乘数的值还是取零值, 而且相加数逐次向左偏移1位，最后一起求积。 由于在计算机内多个数据一般不能同时相加，一次加法操作只能求出两数之和，因此每 求得一个相加数，就与上次部分积相加每次计算时，相加数逐次向左偏移一位，由于最后的 乘积位数是乘数（被乘数）的两倍，因此加法器也需增到两倍。部分积右移时，乘数寄存器 同时右移一位，所以用乘数寄存器的最低位来控制相加数取被乘数或零，同时乘数寄存器接 收部分积右移出来的一位，完成运算后，部分积寄存器保存乘积的高位部分，乘数寄存器中 保存乘积的低位部分。 根据人工算法可以知道，原码一位乘法的整体设计应包括乘数寄存器，被乘数寄存器， 移位电路，控制器，部分积五大模块，包含一个输入、输出、控制器模块，并作为顶层设计, 以上五大模块作为底层设计，采用硬件器件设计实现。 2.2设计思路 a）微程序控制器的设计与实现 编写一个指令系统，根据所编写的指令的功能来设计相应的微程序。首先利用MOV传 送指令来给寄存器和累加器传送立即数，实现立即数寻址；利用寄存器寻址方式，用ADDC 指令对两者进彳丁相加运算；利用寄存器间接寻址方式，用SUB指令实现减运算；利用累加 器寻址方式，用CPL指令实现对累加器寻址；利用存储器寻址方式，用JMP指令实现程序 的无条件跳转。这样，所要设计的指令系统的功能就全部实现了。 b）定点原码一位乘的设计与实现 原码一位乘法器的设计主要包含如下2个部分 ① 准备阶段，分别将被乘数和乘数送到寄存器当中，标记为的寄存器初始化为04H,部分积 初始化为零； ② 运算阶段，看被乘数的最低位，若为零则不进行运算,X左移一位,Y右移一位，同时CC-1 , 若最低位为1,则AXA, X左移一位,Y右移一位，同时CC-1,直至C为零时输出结果。 第3章 详细设计方案 3.1设计逻辑图 a）微程序控制器的设计与实现 3 MOV R,A 1 MOV A, 11 PCTABUS PC1 PCTABUS EMTA 4 ADDC A,R 5 SUB A,R 6 CPL A PCTABUS PC1 AWTALU ALUTA 7 JMP MM PCTABUS PC1 PCTABUS EMTPC b）定点原码一位乘的设计与实现 3.2算法流程图 a微程序控制器的设计与实现 1 MOV A, 112 MOVR.II3 MOV R,A PCTABUS PC1 R TMAR MARTABUS ATDTEM 4 ADDC A,R 5 SUB A,R 6 CPL A PCTABUS PC1 AWTALU ALUTA 7 JMP MM PCTABUS PC1 PCTABUS EMTPC b）定点原码一位乘的设计与实现 开始 准 备 运 算 乘数X-R1 被乘数Y-RO 标记位C-R3 部分积R2-00H X左移Y右移 RO 与 01H 比较 XA-A C-1-C 结束 3.3微指令设计过程 a）微程序控制器的设计与实现 1. 创建指令系统 a. 打开C0P2000计算机组成原理试验系统 b. 打开文件菜单 C.单击新建指令系统/微程序。 2.