一、本课程设计的性质、目的、任务

《计算机组成与系统结构课程设计》是计算机学院各专业集中实践性环节之一，是学习完《计算机组成与系统结构》课程后进行的一次全面的综合练习。其目的是综合运用所学计算机原理知识，设计并实现一台模型计算机，以便巩固所学的知识，提高分析问题和解决问题的能力。

二、本课程设计的基本理论

1、掌握算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。

2、掌握存储器组织、读写方式及与总路线组成的数据通路，掌握地址总线、数据总线的工作原理。

3、掌握指令结构和指令取指、执行工作过程。

4、掌握CPU的微程序控制原理。

三、题目

1、综合运用所学计算机原理知识，设计并实现具有以下指令集结构的模型计算机：

2、设计提示：

1）上表中，机器指令码的高4位为指令操作码，M为16位存储器地址， Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器，占2位，并规定：

2）在微程序中，微地址001为取指。

3）各指令指行阶段微程序入口地址的确定方式：

例如，第5条指令”RL  Rd”  的指令码为0101 Rd00  则指令码的高4位IR7~IR4为0101，由上表知，微程序入口微地址为： 11 0101 00000 ，即6A0H。

注：第10、9位来自0001条微指令中upc所设置值的第10、9位。例如，如果是600则为11，如果是400则为10.

3、主要步骤：

（1）按照第3点的方法，给出所有16条指令的微程序入口微地址；

（2）通过分析每条指令的功能明确其的微程序流程，可参考实验指导书图3-4-1、图3-2-2、图3-3-1；

（3）写出每条微指令的微命令，即24个微控制位信号，可参考实验指导书表3.4.1、表3.2.1、表3.3.1和“微控制器编程手册”第2章。

（4）建议采用逐条指令设计实现的方式，一条实现并用汇编语句测试通过后（指令功能、下址顺序均正确）再进行下一条的设计。

5、检查

模型计算机设计完成后，用所给的测试程序check_1.asm（测12条非转移指令）和check_2.asm（测3条转移指令）检查正确性。检查方法：在测试程序中#load s本人的.IS微指令程序，实验箱电源关闭重启并连接，装载后选择“运行”或“单步”执行。

check_1.asm运行的正确结果为：寄存器R0R1R2R3分别显示00112233，IOH显示33。

check_2.asm运行的正确结果为：寄存器R0R1R2R3分别显示00112233，如果显示EE则执行有错误。

四、模型机指令系统（用列表方式给出，含助记符、操作数、指令码、长度、注释等）

;复杂模型机指令系统

;助记符 操作数              指令码 长度

;-----------------------------------------------------

LDI     R0,*               00     2;

LDI     R1,*               04     2;

LDI     R2,*               08     2;

LDI     R3,*               0C     2;  将指令中的立即数（第二字节）送入



OUT     IOH,R0             10     1;

OUT     IOH,R1             11     1;

OUT     IOH,R2             12     1;

OUT     IOH,R3             13     1;  Rs→I/O(数据开关)高字节



STA     *,R0               30     3;

STA     *,R1               31     3;

STA     *,R2               32     3;

STA     *,R3               33     3;   Rs→[M]



JMP     *                  40     3; [M]→PC,即跳转到M所指单元

JZ      *                  50     3; 当Z=1时，跳转到M所指单元

JC      *                  60     3; 当CY=1时，跳转到M所指单元

HALT    ""                 70     1;停机(总线锁定)



SUB     R0,R0              80     1

SUB     R0,R1              81     1

SUB     R0,R2              82     1

SUB     R0,R3              83     1

SUB     R1,R0              84     1

SUB     R1,R1              85     1

SUB     R1,R2              86     1

SUB     R1,R3              87     1

SUB     R2,R0              88     1

SUB     R2,R1              89     1

SUB     R2,R2              8A     1

SUB     R2,R3              8B     1

SUB     R3,R0              8C     1

SUB     R3,R1              8D     1

SUB     R3,R2              8E     1

SUB     R3,R3              8F     1 ;减法，Rd-Rs→Rd



ADD     R0,R0              90     1

ADD     R0,R1              91     1

ADD     R0,R2              92     1

ADD     R0,R3              93     1

ADD     R1,R0              94     1

ADD     R1,R1              95     1

ADD     R1,R2              96     1

ADD     R1,R3              97     1

ADD     R2,R0              98     1

ADD     R2,R1              99     1

ADD     R2,R2              9A     1

ADD     R2,R3              9B     1

ADD     R3,R0              9C     1

ADD     R3,R1              9D     1

ADD     R3,R2              9E     1

ADD     R3,R3              9F     1 ;加法，Rd-Rs→Rd



AND     R0,R0              A0     1

AND     R0,R1              A1     1

AND     R0,R2              A2     1

AND     R0,R3              A3     1

AND     R1,R0              A4     1

AND     R1,R1              A5     1

AND     R1,R2              A6     1

AND     R1,R3              A7     1

AND     R2,R0              A8     1

AND     R2,R1              A9     1

AND     R2,R2              AA     1

AND     R2,R3              AB     1

AND     R3,R0              AC     1

AND     R3,R1              AD     1

AND     R3,R2              AE     1

AND     R3,R3              AF     1 ;Rd&Rs→Rd （Rd和Rs相与）



DEC     R0                 B0     1;

DEC     R1                 B4     1;

DEC     R2                 B8     1;

DEC     R3                 BC     1;将Rd值减1



CLR     R0                 C0     1;

CLR     R1                 C4     1;

CLR     R2                 C8     1;

CLR     R3                 CC     1;将Rd清零



LDA     R0,*               20     3;

LDA     R1,*               24     3;

LDA     R2,*               28     3;

LDA     R3,*               2C     3;[M] →Rd



RL      R0                 D0     1;

RL      R1                 D4     1;

RL      R2                 D8     1;

RL      R3                 DC     1;Rd循环左移一位



RRC     R0                 E0     1;

RRC     R1                 E4     1;

RRC     R2                 E8     1;

RRC     R3                 EC     1;Rd带进位右移一位



MOV     R0,R0              F0     1;

MOV     R0,R1              F1     1;

MOV     R0,R2              F2     1;

MOV     R0,R3              F3     1;

MOV     R1,R0              F4     1;

MOV     R1,R1              F5     1;

MOV     R1,R2              F6     1;

MOV     R1,R3              F7     1;

MOV     R2,R0              F8     1;

MOV     R2,R1              F9     1;

MOV     R2,R2              FA     1;

MOV     R2,R3              FB     1;

MOV     R3,R0              FC     1;

MOV     R3,R1              FD     1;

MOV     R3,R2              FE     1;

MOV     R3,R3              FF     1;  Rs→Rd

六、画出微程序流程图

七、填写下面的微指令表（只填写有微指令的相关行）：

注意：这个好像还是有点问题的。。但是答辩的时候都通过了，老师问的问题也很简单基础。。。后来自己再回过来看发现还是有点问题-----

八、验证程序

程序一：

;课程设计检查程序1,含除跳转指令外的12条指令：add,and,dec,ldi,clr,rl,rr,ldr,sta,mov,out,hlt

#LOAD "test1.IS"  ;预调入指令系统/微程序,用自己的微程序文件名称

    org   0

       

start:

LDI  r0,12h

sta 100h,r0

lda r1,100h

dec r1

rl r0

add r0,r1

rrc r0

add r0,r1

ldi r2,76h

and r2,r0

mov r3,r2

add r3,r1

clr r0

out ioh,r3

halt

;qq:jmp qq

  End

程序二：

;课程设计检查程序2,含3条跳转指令：jz,jc,jmp

#LOAD "test.IS"  ;预调入指令系统/微程序，用自己的微程序文件名称

    org   0

start:

ldi r0,12h

sub r0,r0

jz p1

ldi r0,0eeh

p1:ldi r1,11h

ldi r2,0ffh

add r1,r2

jc p2

ldi r1,0eeh

jmp p3

p2:ldi r1,11h

p3:ldi r2,22h

ldi r3,011h

add r3,r2

jc p4

jmp p5

p4:ldi r2,0eeh

p5:halt



  end

检查结果：

Check1：

Check2：

• 存在的问题及体会

1. HALT终止指令是取出PC放在AX，经过ALU使得A-1后重新赋值给PC，然后PC跳回后经过0001时又PC++，相当于不断循环PC-1+1=PC的操作，死锁在循环中，起了终止的作用。
2. CY进位/Z置零跳转是在标志位为1时，跳转到地址转移的微指令地址的下一个地址，否则直接跳转到地址转移的微指令地址入口
3. 涉及到立即数时，需要把存储立即数的地址放在ROM后存在AX/BX，在经过ALU传到AR/输出到指定寄存器
4. 取分寄存器和暂存器的作用。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，可用来暂存指令、数据和位址等；暂存器暂时存放一定数量数据，例如：编程时某一逻辑信号经常多次使用，中间结果需要暂时记忆。

最后

以上就是多情母鸡为你收集整理的广州大学2021计算机组成原理课程设计实验报告一、本课程设计的性质、目的、任务二、本课程设计的基本理论三、题目四、模型机指令系统（用列表方式给出，含助记符、操作数、指令码、长度、注释等）六、画出微程序流程图七、填写下面的微指令表（只填写有微指令的相关行）：八、验证程序的全部内容，希望文章能够帮你解决广州大学2021计算机组成原理课程设计实验报告一、本课程设计的性质、目的、任务二、本课程设计的基本理论三、题目四、模型机指令系统（用列表方式给出，含助记符、操作数、指令码、长度、注释等）六、画出微程序流程图七、填写下面的微指令表（只填写有微指令的相关行）：八、验证程序所遇到的程序开发问题。

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