硬件课程设计报告样本255354

1院系：计算机系专业：计算机科学与技术学号：110601125110601153110601154姓名：贾志鹏张征张之韬指导教师：帅辉明(标明本组的座位号)南南京京理理工工大大学学紫紫金金学学院院22001100..552一一、、设设计计目目的的通过本次硬件实验,设计一个使用微程序控制器的模型计算机，搭建一个复杂模型机的基本模型,加深对于计算机组成原理的认识,深刻了解计算机体系结构,熟悉计算机内部各个部件的工作原理与流程，让我们理论与实践并行。二二、、所所用用设设备备TDN-CM++实验教学系统一台,PC微机一台,三、设计思想1、确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用途。2、确定指令系统：确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。3、确定总体结构与数据通路：总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构，列出各种信息传送路径以及实现这些传送所需要的微命令。4、设计指令执行流程：数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。根据指令的复杂程度。每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需要考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中。５、确定微程序地址：根据后续微地址的形成方法，确定每条微程序地址及分支转移地址。６、根据微指令格式，将微程序流程中的所有微操作进行二进制代码化，写入到控制存储器中的相应单元中。７、组装、调试：在总装调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有功能模块工作正常后，才能保证整机的运行正确。3四四、、指指令令系系统统格格式式字段说明ABCWEA9A8Y功能151413选择121110选择987选择000Y0读INPUT000无000无000无001Y1读RAM001Ldri001Rs-b001P(1)101Y1写RAM010Lddr1010Rd-b010P(2)110Y2写OUTPUT011Lddr2011Ri-b011P(3)011Y3无100Ldir100299-b100P(4)4010Y2读接口芯片端口101Load（pc置数）101Alu-b101Ar（影响zc）110Ldar110Pc-b110Ldpc移位控制电路功能表299-bs1s0m功能000任意保持0101循环右移0100带进位循环右移0010循环左移0011带进位循环左移任意11任意装数五五、、微微操操作作流流程程图图5六六、、生生成成指指令令及及对对应应微微程程序序列列表表地址微操作242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCua5ua4ua3ua2ua1ua000复位,p(4)00000001100000010000100001Pc-ar,pc+1-pc00000001111011011000001002Ram-ir,p(1)00000000110000000101000010input-r000000000000100000000000112Pc-ar,pc+1-pc00000001111011011000011107RAM-bus-ar00000000111000000000100008R0-bus-ram00000010100000100000000111Pc-ar,pc+1-pc00000001111011011000001103RAM-bus-ar00000000111000000000010004RAM-bus-dr200000000101100000000010105R0-dr100000001101000100000011006(dr1)+(dr2)-r000010101100110100000000114Pc-ar,pc+1-pc0000000111101101100010100ARAM-bus-ar0000000011100000000010110BRAM-bus-dr20000000010110000000011000CR0-dr10000000110100010000011010D(dr1)-(dr2)-r001100001100110100000000115Pc-ar,pc+1-pc00000001111011011000001103RAM-bus-pc0000000011011101100000016七、验证程序1-3INSTAADD$P0000;INR0$P0110;ADD[30H],R0$P0230$P0320;STA[40H],R0$P0440$M00018001;复位$M0101ED82;PC-ARPC+1$M0200C050;RAM-IR,P(1)$M10001001;SW-R0$M1201ED87;$M0700E008;$M08029201;$M1101ED83;$M0300E004;$M0400B005;$M0501A206;$M06159A01;RR02Ram-ir,p(1)0000000011000000011010102AR0-2990011000110000010000011010D右循环0010100110000000000011100E299-R0000000011001100000000001RL02Ram-ir,p(1)0000000011000000011011102ER029900110001100000100001000010左循环0001100110000000000011100E299-R0000000011001100000000001RRC02Ram-ir,p(1)0000000011000000011010102CR0-2990011000110000010000011110F右循环带进位0010000110000001010011100E299-R000000001100110000000000174SUB$P0040$M00018001;复位$M0101ED82;PC-ARPC+1$M0200C050;RAM-IR,P(1)$M10001001$M1401ED83$M0300E007$M0700B005$M0501A206$M06619A015JMP$P0030$P0080$M00018001;复位$M0101ED82;PC-ARPC+1$M0200C050;RAM-IR,P(1)$M10001001$M1301ED83$M0300E004$M040080016RR$P0000;INR0$P01A0;INRam$M00018001;复位$M0101ED82;PC-ARPC+1$M0200C060$M20001001;SW-R0$M2A31820D$M0D29800E$M0E0198017RL$P0000;INR0$P01E0;INRam$M00018001;复位$M0101ED82;PC-ARPC+1$M0200C060$M20001001;SW-R0$M2E318210$M1021814E8$M0E0198018RRC$P01E0;INRam$M00018001;复位$M0101ED82;PC-ARPC+1$M0200C06C$M2C31820F$M0F21814E$M0E0198019八、设计总结110601125贾志鹏经过两天的实验，我们组完成了本次硬件课程设计。本次硬件课程设计主要分为：（1）根据实验线路图连线试验箱，并利用CMPP软件测试试验箱是否连接正确（2）了解微指令，根据流程图编写八个微指令（3）根据编写的八个微指令编写测试程序，并在CMPP测试微指令是否正确第一个实验主要考验我们的细心，在连线过程中是我们对于实验盒各个模块的了解以及对于硬件连线的熟悉。在连线过程中需要注意一下事项：所有信号的连线工作必须在实验箱关机断电的情况下进行。导线头要拉直并按垂直方向插入插孔。连线完成后要进行检查，确定无误后，方可加电。多余导线不得乱放在实验箱上，以避免短路。做完实验后，要将导线垂直拔出。在运行实验程序前，实验箱上电路连接必须准确无误并且加电。由于我们组分工明确，且逻辑清晰，所以本次试验很快完成，且一次通过测试。第二个试验是了解微指令，并通过伪指令流程图编写8个微指令。由于在之前组原课程中有学习到微指令微操作，但不甚了解。此次也是根据流程图以及微指令标准格式尝试编写，遇到问题也都向老师提问了解。编写过程还好，但是最后还得通过测试才算正确。我们组编写了INSTAADDSUBJMPRRRLRRC这8个指令。第三个试验是根据自己编写的微指令编写相应的测试程序，并且通过CMPP程序测试，通过测试即算完成了。其中有个难题是前面的机器指令，很多次问题并不是处在微指令上，而是处在机器指令上以及地址问题上。通过向老师提问解答，终于搞明白了。并且通过测试，只是最后一个RRC的过程还是有点不甚了解。通过本次试验加深了我们对微指令微操作的了解，并且对硬件试验有了一定认知，提高了对于微机及硬件试验的兴趣。但是对于辛苦了两天，问了那么多问题，最后还是得了个C，不是很理解。10八、设计总结张征110601153通过近两天的计算机硬件课程设计，我大概懂得了微程序控制器的模型计算机是怎么样去连线和工作的。首先我们需要连线，然后设计机器指令，将机器指令分解为微程序，再设计微指令，设计测试程序，最后完成调试。在一开始的硬件连线部分，我负责看图并告诉队友连接地点，这是一个繁琐的过程，他里面有二线的、四线的、六线的、八线的，要根据具体情况具体分析，最多的是八线的，其他的也很多。连的时候还需要对应连接，不然就会有问题。在连接的时候，我需要一块块的划分好，连好这一块，接着连那一块，最后全部连好。由于我们组，分工详细，所以一次性就连接成功。接着，老师给了我们微程序流程图，也讲解了如何设计微指令，并且示范了几个。要求我们再做八个微指令。接着我们根据老师的要求开始设计微指令，我们组一开始以为只要设计八个就行了，因此浪费了很多时间，后来才知道，整个一组指令才算一个，要做八条组。因此，我们组选择了IN、STA、ADD、SUB、JMP、RL、RR、RRC这八组微指令，在做前三个指令时，我们问了老师很多问题，做的也很成功，但是到了吃饭的时间，只能下午再做。下午的时候，我们都是自己再做后面的微指令，第四第五个都很成功，直到六七八的时候遇到了问题，在做测试程序的时候出现了问题，调试不能正常进行，出现了错误，最后经过不断的尝试还是成功了，做完了八组微指令，并且设计出了测试程序，运行CMPP软件，装载微程序和测试指令，打开复杂模型机通路图，运行测试指令，观察通路图上各寄存器和控制信号的变化。经过这次的实验，我对于计算机硬件课程有了更深的理解，知道了如何设计机器指令，将机器指令分解为微程序，如何设计微指令，设计测试程序，最后完成调试。以后还会有更多的实验，要好好对待，认真实验，有更多的心得体会。11八、设计总结这这次次的的实实验验的的主主要要有有两两个个部部分分组组成成，，一一是是连连接接一一个个使使用用微微程程序序控控制制器器的的模模型型计计算算机机，，就就是是根根据据老老师师PPPPTT给给我我们们的的线线路路图图将将电电脑脑右右面面的的实实验验箱箱里里面面的的链链路路板板通通过过不不同同插插口口数数目目的的线线连连接接起起来来。。二二是是自自己己设设计计微微程程序序并并且且自自己己设设计计的的微微程程序序要要能能够够在在电电脑脑里里面面的的模模型型计计算算机机里里面面顺顺利利运运行行起起来来。。第第一一个个实实验验做做起起来来非非常常的的简简单单，，根根据据老老师师的的要要求求和和PPPPTT上上面面的的连连接接图图细细心心的的连连接接，，一一会会就就连连接接完完成成了了。。其其中中需需要要重重点点注注意意的的地地方方是是当当连连接接线线的的线线孔孔超超过过22个个的的时时候候必必须须根根据据设设计计图图上上面面的的要要求求将将线线上上相相同同颜颜