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安徽建筑工业学院

电子与信息工程学院

课程设计任务书

课 程： 计算机组成原理 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 07 计 算 机 指导教师： 沈庆伟 孙富康

2009年5月28日

《计算机组成原理》课程设计任务书 一、 设计目的：

（1） 融会贯通本课程的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的

认识，加深计算机工作中“时间-空间”的理解，从而清晰地建立起计算机的整机机概念。 （2） 学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，提高使用集成电路和常用测试仪器的基本技能。 （3） 培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计与组装调试的实践和经验。 二、 设计任务（第一个必做，第二第三个选做一个）

（1）简单模型计算机组成与程序运行

组成一个简单的计算机整机系统—模型机，输入程序并运行；了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程; 定义五条机器指令，编写相应微程序并具体上机调试。 本实验采用五条机器指令，其指令格式如下（前4位为操作码）： 功能 机器指令码 说 明

IN 0000 0000 “D_INPUT”中的开关状态 R0 ADD addr 0001 0000 ×××××××× R0+[addr] R0 STA addr 0010 0000 ×××××××× R0 [addr] OUT addr 0010 0000 ×××××××× [addr] BUS JMP addr 0100 0000 ×××××××× [addr] PC

其中IN为单字长（8位），其余为双字长指令，××××××××为addr对应的二进制地址码。

（2）带移位运算模型计算机的组成与程序运行

组成一个带移位功能的计算机整机系统—模型机，输入程序并运行；了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程; 定义九条机器指令，编写相应微程序并具体上机调试。 本设计采用的机器指令程序如下（前4位为操作码）： 功能 地址（二进制） 机器指令码 说 明

IN 00000000 00000000 “数据输入电路”的数据 R0 ADD[0DH] 00000001 00010000 R0+[0DH] R0 00000010 00001101

RLC 00000011 10000000 将R0寄存器中的数据带进位循环左移 IN 00000100 00000000 “数据输入电路”的数据 R0 RRC 00000101 01100000 将R0寄存器中的数据带进位循环右移 RL 00000110 01110000 将R0寄存器中的数据循环左移 STA [0EH] 00000111 00100000 R0 [0EH] 00001000 00001110

OUT [0EH] 00001001 00110000 [0EH] BUS 00001010 00001110

JMP 00H 00001011 01000000 00H PC 00001100 00000000

00001101 00000001 给0DH单元预置数

其中IN、RL、RLC、RRC为单字长（8位），其余为双字长指令。 (3) 复杂实验计算机的组成与程序运行实验

综合运用所学知识，设计并实现较完整的实验计算机。本机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条。输入输出指令2条，其它指令1条。指令的格式、汇编符号和指令功能如下表所示。

汇编符号 CLR rd MOV rs，rd ADC rs，rd SBC rs，rd INC rd AND rs，rd COM rd RRC rs，rd RLC rs，rd LDA M，D，rd 指令的格式 功 能 0111 00 rd 0 rd 1000 rs rd 1001 rs rd 1010 rs rd 1011 rs rd 1100 rs rd 1101 rs rd 1110 rs rd 1111 rs rd rs rd rs+rd+cy rd rs-rd-cy rd rd+1 rd rs∧rd rd rd rd cy rs rs rd cy rs rs rd 00 M 00 rd E rs D E STA M，D，rd 00 M 01 rd rd D 00 M 10 00 Ｅ ＰＣ JMP M，D Ｄ 00 M 11 00 BZC M，D 当CY=1或Z=1时， Ｄ E PC 0100 01 rd addr rd IN addr，rd OUT addr，rd HALT 0101 10 rd rd addr 0110 00 00 停机 三、 设计要求：

（1） 设计一台微程序控制的模型计算机。

（2） 根据设计图纸，在通用实验台上进行组装，并调试成功。

（3） 设计报告应包括系统结构设计（含系统框图和各部件功能概述）、系统工作原理描述（工作过程简

述）、外接口定义（管脚定义及功能）、系统详细设计（各部件功能详述，设计方法等）、系统调试（测试方案，测试波形等）等内容。

在组装调试成功的基础上，整理出设计图纸和其他文件，具体包括：

① 总框图；

② 微程序控制逻辑图；