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哈尔滨理工大学

课 程 设 计

（计算机组成原理）

题 目：

简单模型机指令系统的设计

2018年03月16日

目 录

1.课程设计的目的 ......................................................................................................... 1 2.课程设计的任务 ......................................................................................................... 1 3.课程设计所用设备及所需资料 ................................................................................. 1 4.设计内容 ..................................................................................................................... 1 4.1设计原理 ............................................................................................................... 1 4.2设计过程与步骤 ................................................................................................... 1 4.3设计结果及分析 ................................................................................................. 15 5心得体会 .................................................................................................................... 18

- I-

1.课程设计的目的

1.在实验机上设计机器指令及对应的微指令(微程序)，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；

2. 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；

3. 培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。

2.课程设计的任务

针对COP2000实验仪，首先通过综合实验了解该模型机微程序控制器原理(主要指熟悉该模型机指令/微指令系统的详细情况)，然后以实现二进制乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；并编写并运行实现乘法和除法的程序进行设计的验证。

3.课程设计所用设备及所需资料

1. COP2000实验系统

2. PC机( COP2000仿真软件)

3. COP2000计算机组成原理实验仪说明书

4.设计内容

4.1设计原理

1.详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理：

（1）该模型机指令系统的特点：

① 总体概述

COP2000模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。

模型机为8位机，数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与16位机相同。相比而言8位机实验减少了烦琐的连线，但其原理却更容易被学生理解、吸收。

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