哈理工计算机组成原理,哈尔滨理工大学计算机组成原理课程设计.pdf

哈尔滨理工大学

课程设计

(计算机组成原理 )

题目：基本模型机设计与实现

班级：计算机科学与技术

学号：

姓名：

指导教师：沈泓

系主任：林克正

2018年3月

目录- 1-

1数据分类的设计- 1-

1.1 设计目的- 1-

1.2 设计任务- 1-

1.3 设计环境- 1-

1.4 设计预备知识- 1-

2 数据分类的实现- 8 -

3 设计结论和心得- 22 -

哈尔滨理工大学课程设计报告

1数据分类的设计

1.1 设计目的

1．利用COP2000实验平台上设计指令微指令 (微程序)系统并验证，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．在部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成，系统地构造一台基本模型计算机。

1.2 设计任务

利用COP2000 实验仪，详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现加法和减

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；之后编写实现直接寻址、间接寻址、加减法、与、或、移位、跳转操作、输

出操作的程序进行设计的实验。

1.3 设计环境

1.3.1硬件

COP2000 实验平台

PC机

1.3.2软件

COP2000集成开发环境

1.4 设计预备知识

1.4.1详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理

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。

哈尔滨理工大学课程设计报告

模机为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，但其原理却更容易理解。

模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。指令码的最

低两位用来选择R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序

存储器，找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应

的控制位。在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉

冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有24位控制位

以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。24位控制位分别

介绍如下：

表1 24位控制位

操作控制信号控制信号的说明

外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定

XRD

外设读数据。

EMWR 程序存储器EM 写信号。

EMRD 程序存储器EM读信号。

PCOE 将程序计数器PC 的值送到地址总线ABUS上。

将程序存储器EM 与数据总线DBUS 接通，由EMWR 和

EMEN EMRD 决定是将DBUS数据写到EM 中

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