8位模型机课程设计.doc

xxxxx课程设计报告学院机电信息学院课程课程设计专业计算机科学与技术班级xxxxx姓名xxxxxxxx学号xxxxxxxxxx指导教师xxxxxx日期201x年x月x日课程设计目的通过课程设计加深对计算机结构及原理的理解。培养综合分析、设计、开发和调试计算机应用系统的能力。掌握使用Protues工具软件基本操作。培养团队协作能力。课程设计要求设计一台8位模型机。要求包括五大部分。综合应用所学知识,补充新知识。先分段完成各部分电路的设计与仿真,然后综合完成整体设计。撰写课程设计报告。装订按照学校的统一要求完成。课程设计注意事项所有电路图尽可能画在同一张图中,同时注意信号的流向。注意总体电路图的紧凑和协调,要求布局合理,排列均匀。要严格遵守学****纪律,遵守作息时间。要爱护公物,搞好环境卫生。课程设计内容输入/输出设备的设计与仿真。运算器的设计与仿真。存储器的设计与仿真。微控制器的设计与仿真。基本模型机的设计与仿真。课程设计简要操作步骤画出电路原理图。设置仿真环境。调试与仿真。总结。课程设计心得体会通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关计算机组成原理方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次思考与检查终于找出了问题所在,这也暴露出前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知,通过亲自动手,是我们掌握的知识不再是纸上谈兵。课程设计评语及成绩评语成绩指导教师(签名)日期: 22参考文献 ,进一步将其组成系统构造一台8位模型机。字长是8位纯整型,包含基本的五大件:运算器、存储器、控制器、I/O设备。它的结构框图如下图1--1模型机结构框图这基本的五大件通过数据总线连接,实现数据的处理和控制。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,而综合实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号,实现特定指令的功能。这里,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个微程序。总体设计模型机主要由运算器、控制器、存储器、数据总线、输入输出和时序产生器组成,模型机的结构图如图2-1所示。图2-1模型机结构图在图2-1中T1、T2、T3和T4等控制信号都是由时序产生器生产,时序产生器由时序电路实现如图2-2所示,时序产生器一个周期中产生四个脉冲信号T1~T4,这四个脉冲信号用于控制组件的执行顺序,组件在这些信号的控制下有序的执行,一个周期中完成一条微指令的执行。图2-2时序产生器模型机的工作过程可以归纳如下:控制器把PC中的指令地址送往地址寄存器AR,并发出读命令。存储器按给定的地址读出指令,经由存储器数据寄存器MDR送往控制器,保存在指令寄存器IR中。指令译码器ID对指令寄存器IR中的指令进行译码,分析指令的操作性质,并由控制电路向存储器、运算器等有关部件发出指令所需要的微命令。(3)当需要由存储器向运算器提供数据时,控制器根据指令的地址部分,形成数据所在的存储单元地址,并送往地址寄存器AR,然后向存储器发出读命令,从存储器中读出的数据经由存储器数据寄存器MDR送往运算器。(4)当需要由运算器向存储器写入数据时,控制器根据指令的地址部分,形成数据所在的存储单元地址,并送往存储器地址寄存器AR,再将欲写的数据存入存储器数据寄存器MDR,最后向存储器发出写命令,MDR中的数据即被写入由MAR指示地址的存储单元中。(5)一条指令执行完毕后,控制器就要接着执行下一条指令。为了把下一条指令从存储器中取出,通常控制器把PC的内容加上一个数值,形成下一条指令的地址,但在遇到“转移”指令时,控制器则把“转移地址”送入PC。控制器不断重复上述过程的(1)到(5),每重复一次,就执行了一条指令,直到整个程序执行完毕。(arithmeticunit)是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、比较和传送等操作,亦称算术逻辑部件(ALU)。计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。本次8位模型机实验中,运算器是由两片74LS181芯片构成。74LS181是一个四位的ALU单元,它是由一个四位全加器以及进位电路构成。正逻辑74LS181的逻辑图3--1运算器原