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首页 计算机组成原理十套试题含填空题计09-5吴昌俊(异或功能)

计算机组成原理十套试题含填空题计09-5吴昌俊(异或功能).doc

计算机组成原理十套试题含填空题计09-5吴昌俊(异或功能)

expoyouandme
2018-09-08 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《计算机组成原理十套试题含填空题计09-5吴昌俊(异或功能)doc》,可适用于IT/计算机领域

课程设计说明书题目:设计基本模型机的指令系统实现异或院系:计算机科学与工程学院专业班级:计算机学号:学生姓名:吴昌俊指导教师:李洁年月日安徽理工大学课程设计(论文)任务书计算机科学与工程院系嵌入式与监控教研室学号学生姓名吴昌俊专业(班级)计算机设计题目设计基本模型机的指令系统实现异或设计技术参数计算机组成原理教学实验仪一台排线若干PC机一台DJCPTH组成原理实验软件模型机的指令系统微程序微指令程序设计要求设计基本模型机的指令系统(包括逻辑与逻辑或算术加减运算输入输出转移传送指令)在已编写的指令系统上设计程序实现异或按时提交设计报告工作量课程设计说明书字画出流程图,编写微指令代码和程序。工作计划设计课一:分析设计要求制定设计计划完成指令系统设计并在CPTH实验软件中形成mic文件设计课二:分析设计编写程序实现异或设计课三:在微机和试验仪的支持下调入指令系统和程序运行测试完成系统的设计设计课四:提交设计报告参考资料李敬兆和基于ARM核汇编语言程序设计清华大学出版社计算机组成原理与设计实验指导白中英计算机组成原理指导教师签字教研室主任签字年月日指导教师评语:成绩:指导教师:年月日安徽理工大学课程设计(论文)成绩评定表摘要本次课程设计是利用CPU与简单模型机来实现计算机组成原理课程及实验中所学到的实验原理和编程思想硬件设备自拟编写指令的应用程序用微程序控制器实现了一系列的指令功能最终达到将理论与实践相联系。本次设计完成了各指令的格式以及编码的设计实现了各机器指令微代码形成具有一定功能的完整的应用程序。部件实验过程中各部件单元的控制信号是人为模拟产生的本课程设计将能在微程序控制下自动产生各部件单元的控制信号实现特定指令的功能通过设计流程图编写机器指令微指令和控制信号程序。指令系统设计完毕后用设计的指令编写程序实现异或连接线路在计算机组成原理教学实验箱运行程序并将实验结果显示输出。关键词:微指令机器指令异或目录系统分析设计背景设计目标系统设计模型机的指令设计模型机的微指令设计异或程序设计系统实现程序编写程序分析调试结果总结设计体会系统改进参考文献致谢系统分析设计背景本课程设计的模型机的指令码为位根据指令类型的不同可以有到个操作数指令码的最低两位用来选择RR寄存器。在微程序控制方式下用指令码作为微地址来寻址微程序存储器找到执行该指令的微程序。在本模型机中一条指令最多分为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。简言之这次设计计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成即一条机器指令对应一条微程序一条微程序又有若干微指令组成一条微指令的功能由位操作信号(即控制位)实现。本设计是在DJCPTH计算机组成原理实验仪和仿真软件上进行的数据通路如下图:图DJCPT实验软件数据通路图位控制位分别介绍如下:XRD:外部设备读信号当给出个外设的地址后输出此信号从指定外设读数据。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EMEN:将程序存储器EM与数据总线DBUS接通有EMWR和EMRD决定是将DBUS数据写入EM中还是从EM读出数据到DBUSIREN:将程序存储器EM独处的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPCEINT:中断返回时清除中断响应和中断请求标志便于下次中断。ELP:PC打入允许与指令寄存器的IRIR位结合控制程序跳转。MAREN:将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MARMAROE:将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上OUTEN:将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里STEN:将数据总线DBUS上数据存到堆栈寄存器里RRD:读寄存器组RR寄存器R?的选择由指令的最低两位决定RWR:写寄存器组RR寄存器R?的选择由指令的最低两位决定CN:决定运算器是否带进位移位CN=带进位CN=不带进位FEN:将标志位存入ALU内部的标志寄存器XXX三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的哪个寄存器见表一WEN:将数据总线DBUS的值打入工作寄存器W中AEN:将数据总线DBUS的值打入累加器A中S,S,S三位组合决定ALU做何种运算见表二表数据输出选择器XXX输出寄存器INOE外部输入门IAOE中断向量STOE堆栈寄存器PCOEPC寄存器DOE直通门ROE右移门LOE左移门没有输出表运算输出选择器SSS功能AW加AW减A|W或AW与AWC带进位加AWC带进位减~AA取反A输出A设计目标本课程设计要求实现机器指令:ZHN(传送)INPUT(输入)YU(逻辑与)HUO(逻辑或)OUTPUT(输出)JIA(算术加)JIAN(算术减)JCJZJMP(转移)和FEI(逻辑非)。要包括直接寻址立即数寻址寄存器寻址间接寻址四种寻址方式。最后要在设计的指令系统基础上编写程序实现异或。系统设计模型机的指令设计根据设计要求设计出的指令要包括传送逻辑与逻辑或算术加减运算输入输出转移这八种指令且要运用直接寻址立即数寻址寄存器寻址间接寻址四种寻址方式。由此设计出指令表如表三:表指令表指令类型助记符机器码功能取指FETCHxxIR→PC算术加JIAA,RxxRA→AJIAA,RxxRA→AJIAA,*xx*(*)A→AJIAA,#*xx#**A→A算术减JIANA,RxxRA→AJIANA,RxxRA→AJIANA,*xx*A(*)→AJIANA,#*xx#*A*→A输入INPUTxxK…K→A输出OUTPUTxxA→OUT寄存器逻辑与YUA,RxxRA→AYUA,RxxRA→AYUA,*xx*(*)A→AYUA,#*xx#**A→A逻辑或HUOA,RxxR||A→AHUOA,RxxR||A→AHUOA,*xx*(*)||A→AHUOA,#*xx#**||A→A逻辑非FEIAxxA取反传送ZHNR,AxxA→RZHN*,Axx*A→(*)ZHNR,#*xx#**→RZHNA,RxxR→AZHNA,#*xx#**→A转移JC*xx*CF=则*→PCJZ*xx*ZF=则*→PCJMP*xx*模型机的微指令设计()微指令的位控制位如下:▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫▫XRDEMWREMRDPCOEEMENIRENEINTELPMARENMARDEOUTENSTENRRDRWRCNFENXXXWENAENSSS()设计出的微指令集如表四:表微指令集表助记符状态微地址微程序FETCHTCBFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFJIAA,RTFFFEFTFFFETCBFFFFFFFFFFJIAA,RTFFFFTDBFEFTFFFETCBFFFFJIAA,*TCFFFTDBFEFTAFFFETBCBFFFFJIAA,#*TCCFFEFTDFFFETECBFFFFFFFFFFFJIACA,RTFFFEFTFFFETCBFFFFFFFFFFJIACA,RTFFFFTDBFEFTFFFETCBFFFFJIACA,*TCFFFTDBFEFTAFFFETBCBFFFFJIACA,#*TCCFFEFTDFFFETECBFFFFFFFFFFFJIANA,RTFFFEFTFFFETCBFFFFFFFFFFJIANA,RTFFFFTDBFEFTFFFETCBFFFFJIANA,*TCFFFTDBFEFTAFFFETBCBFFFFJIANA,#*TCCFFEFTDFFFETECBFFFFFFFFFFFJIANCA,RTFFFEFTFFFETCBFFFFFFFFFFJIANCA,RTFFFFTDBFEFTFFFETCBFFFFJIANCA,*TCFFFTDBFEFTAFFFETBCBFFFFJIANCA,#*TCCFFEFTDFFFETECBFFFFFFFFFFFINPUTTCFFFFTCCBFFFFCFFFFFFCFFFFFFOUTPUTTCFFDFFTCCBFFFFCFFFFFFCFFFFFFYUA,RTFFFEFTFFFETCBFFFFFFFFFFYUA,RTFFFFTDBFEFTFFFETCBFFFFYUA,*TCFFFTDBFEFTAFFFETBCBFFFFYUA,#*TCCFFEFTDFFFETECBFFFFFFFFFFFHUOA,RTFFFEFTFFFETCBFFFFFFFFFFHUOA,RTFFFFTDBFEFTFFFETCBFFFFHUOA,*TCFFFTDBFEFTAFFFETBCBFFFFHUOA,#*TCCFFEFTDFFFETECBFFFFFFFFFFFFEIATEFFFETECBFFFFEFFFFFFEFFFFFFZHNA,RTFFFFTCBFFFFFFFFFFFFFFFFZHNA,RTFFFFTDBFFTCBFFFFFFFFFFZHNA,*TCFFFTDBFFTACBFFFFBFFFFFFZHNA,#*TCCFFFTDCBFFFFEFFFFFFFFFFFFFZHNR,ATFFFBFTCBFFFFFFFFFFFFFFFFZHNR,ATFFFFTBBFFTCBFFFFFFFFFFZHN*,ATCFFFTBBFFTACBFFFFBFFFFFFZHNR,#*TCCFBFFTDCBFFFFEFFFFFFFFFFFFFJC*TACFFFFTACBFFFFAFFFFFFAFFFFFFJZ*TACFFFFTACBFFFFAFFFFFFAFFFFFFJMP*TACCFFFFTADCBFFFFAEFFFFFFAFFFFFFF异或程序设计程序设计思路:有等式:则有程序流程图如图:图程序流程图系统实现程序编写按照系统分析中得到的指令集在DJCPT实验软件中新建指令系统生成mac文件和mic文件。在DJCPT实验软件中新建asm文件,输入程序:INPUTZHNR,AINPUTZHNR,AFEIAZHNR,AZHNA,RFEIAZHNR,AZHNA,RYUA,RZHNR,AZHNA,RYUA,RZHNR,AZHNA,RJIAA,ROUTPUTEND程序分析INPUT准备输入第一个二进制数ZHNR,A输入第一个二进制数到寄存器RINPUT准备输入第二个二进制数ZHNR,A输入第一个二进制数到寄存器FEIA对累加器A里面的值取反ZHNR,A把A里面的值存到寄存器R中ZHNA,R把R里面的值存到寄存器A中FEIA对累加器A里面的值取反ZHNR,A把A里面的值存到寄存器R中ZHNA,R把R里面的值存到寄存器A中YUA,R对A和R里面的值进行与操作并将结果放入A中ZHNR,A把A里面的值存到寄存器R中ZHNA,R把R里面的值存到寄存器A中YUA,R对A和R里面的值进行与操作并将结果放入A中ZHNR,A把A里面的值存到寄存器R中ZHNA,R把R里面的值存到寄存器A中JIAA,R把A和R中的值进行加操作并将结果放入A中OUTPUT输出A中的值END调试结果把微机与试验仪相连接打开试验仪导入新建的指令系统编译下载该asm文件单步运行检查是否符合要求。实验结果:.第一次置KK为第二次置KK为输出的是.第一次置KK为第二次置KK为输出的是总结设计体会经过这次课程设计我知道自己懂得还很少很多都不知道。不过虽然这次设计的只是一个小程序但是这其间我还是学到了一些东西。在这次课程设计的过程有些很基本的知识和公式不记得或是不清楚了不过自己看书和问同学总算明白了。在一开始时由于没有把设计新的指令系统的步骤和原理弄清楚走了不少弯路。后来有了老师的指点才弄清了思路。本次课程设计我们要设计一台微程序控制的模型机以对计算机能有一个整机的概念,完成对计算机组成原理这门课程的综合应用。由于计算机涉及的部件较多结构原理较复杂对于我来说感到无从下手所以我们在整个过程中采取由浅入深由简单到复杂的方法通过这次设计我们清楚的了解计算机的基本组成基本原理本系统的设计步骤设计思路和调试步骤最终能清晰的建立起整机概念为独立完成计算机设计奠定了基础。课程设计结束了我们从中学到了不少知识。我们会继续努力学习其相关的知识是自己不断进步。在此次的设计中感谢老师对我们的帮助和指导。过程还不够完善希望老师继续指导。系统改进本系统由于立即数寻址方式未能做好所以程序代码方面显得有点啰嗦。归咎其原因应该是:做助记符和微指令时想图个方便并且想快点做好所以就通过记事本方式修改了mic文件mac文件和dat文件结果运行亦可以但就立即数那一块运行有问题。所以本系统要想改善的话应该重新做微指令那块但考虑到时间问题就没有重新做微指令了虽然程序不是很精简但运行也没什么问题。还有就是指令合并没做这样可以使程序代码简化运行速度加快但自身能力不足就没做了。参考文献计算机组成原理实验指导书王诚宋佳兴董长洪编著清华大学出版社,《计算机组成原理》学习指导与训练旷海兰等编著中国水利水电出版社,计算机原理与设计宋焕章张春元王保恒长沙:国防科技大学出版社,白中英.计算机组成原理(第四版).北京:科学出版社张昆藏.计算机系统结构.北京:科学出版社著平玲娣潘雪增《计算机组成与设计》浙江大学出版社出版日期:致谢在本次论文设计过程中从一开始的设计微指令系统到后来的调试程序过程中得到了李洁老师的悉心指导。在设计过程中李老师多次帮助我分析思路开拓视角在我遇到困难想放弃的时候给予我最大的支持和鼓励。老师严谨的治学态度、踏实坚韧的工作精神、丰富渊博的知识、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模老师的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神将永远激励着我。在此谨向老师致以衷心的感谢和崇高的敬意!�EMBEDPBrush*MERGEFORMAT���

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