计算机组成原理课程设计指导书2013新版.pdf

计算机组成原理

课程设计指导书

荆树旭汇编

长安大学信息工程学院软件工程系
2013年11月

第一部分：简单模型机的设计与实现
（具体内容参看《CMA组成原理与系统结构》pdf文档5.1和5.3）

一、课程设计的教学目的

本课程设计的教学目的是在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算

机各功能部件工作原理的基础上，深入掌握数据信息流和控制信息流的方法，进

一步加深对计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念，培养开发和调试

计算机的技能。在设计实践中提高应用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。

二、课程设计任务和基本要求

本课程设计以TD—CMA计算机组成原理教学实验系统为平台完成。

1.按《CMA组成原理与系统结构》pdf文档5.1和5.3给定的数据格式和指

令系统，理解微程序控制器的设计原理。

2.按给定机器指令系统以及微程序流程图，按微指令格式写出微程序的微指

令代码。

3.连接逻辑电路，完成启动、测试、编程、校验和运行，并观测运行过程和

结果。

4.将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块联机，组成一台模型计算

机。

5.用微程序控制器控制模型机的数据通路。

6.通过在模型机上运行有机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令

的关系，建立计算机的整机概念，掌握计算机的控制机制。

7.按指定应用项目进行汇编指令格式及功能设计，并设计相应的机器指令代

码，按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序。在PC机上编辑

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机器指令和微程序，装载代码到TD—CMA实验系统并运行，实现应用要

求。

三、设计原理

在部件实验中，我们是人为用二进制开关来模拟一些控制信号完成数据通

路的控制。而在本课程设计中，数据通路的控制由微程序控制器来完成。计算机

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的序列

来完成，即一条机器指令对应一个微程序。

第二部分：指定应用项目设计

一、设计任务：

1）按照题目要求设计机器指令系统并编制各机器指令对应的微程序；

2）使用所设计的机器指令编写机器指令程序并运行。

二、设计要求：

1）机器指令的功能必须为基本功能；

2）机器指令格式中的地址不超过两个；

3）题目中没有指定从输入设备读取的操作数必须通过程序获得；

4）每个机器指令程序的最后一条指令为暂停指令HLT（微指令什么多不做、

并且转向自身），其微指令代码为保持执行结束状态，并不再执行任何操作。

三、设计题目：（每组一题，范围为1-10题，题目8-10难度较1-7题要大，同

一班内题目不可重复，具体分配待课程设计时确定）

注意：题目表达式中的“+”表示逻辑或运算，“•”表示逻辑与运算，“”

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表示异或运算，“⊙”表示同或运算，“加”表示算术加法运算，“减”表示算术减

法运算。各种运算功能实现参看实验“1.1基本运算器实验”中的“表1-1-1运算

器逻辑功能表”，同或运算和异或运算通过转化为基本的与、或、非运算完成。

1.将以R2内容N为地址(即以R2为寻址寄存器)的内存单元内容X与以K

为直接地址的内存单元的内容Y，执行XY减X的运算，结果送R0并将结果在输
出设备（数码管）显示。

2.将R0的内容X与以K为直接地址的内存单元的内容Y，执行XY加X的运
算，结果存入以R2内容N为地址(即以R2为寻址寄存器)的单元，并将结果在输
出设备（数码管）显示。

3.将以K为间接地址的内存单元的内容X与R0寄存器的内容Y，执行(X＋
5)减Y的运算，结果存入以N为直接地址的内存单元，并将结果在输出设备（数
码管）显示。

4.将以R2内容N为地址(即以R2为寻址寄存器)的内存单元内容X与以K

为间接地址的内存单元的内容Y，执行XY的运算，结果送到X的下一个单元，
并将结果在输出设备（数码管）显示。

5.将以K为间接地址的内存单元的内容X与指令中所带数据Y，执行X∙Y减3
的运算，结果存入以R2内容N为地址(即以R2为寻址寄存器)的单元，并将结果
在输出设备（数码管）显示。

6.将以K为地址的内存单元的内容X与以N为间接地址的内存单元的内容
Y，执行(X+Y)减6的运算，结果送R0，并将结果在输出设备（数码管）显示。

7.从输入设备读取数据X并将其存入以K为地址的内存单元，将X与R0寄

存器的内容Y执行X加YX的运算，结果存入以N为地址的内存单元，并将结果在
输出设备（数码管）显示。

8.将以R2内容K为地址(即以R2为寻址寄存器)的内存单元内容X与指令中

所带数据Y，执行X加2Y的运算，结果存入以N为间接地址的内存单元，并将结
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