模型机设计与实现:微程序控制器与16位ALU
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更新于2024-08-25
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"模型机结构框图展示了计算机组成原理课程设计中的核心组成部分,包括ALU、数据暂存器、寄存器堆、移位寄存器、输入输出设备以及存储器。ALU由4片74181构成,用于执行16位运算。输入设备在开关方式下通过16位电平开关和74244进行数据传输,而在键盘或联机模式下则使用键盘或串口。输出设备由LED数码管和译码驱动电路组成。存储器由两片6116构成16位存储器,采用低八位地址总线。课程设计目标是理解整机动态工作过程,设计微程序控制器和指令系统,并编写应用程序进行调试。"
在这个计算机组成原理课程设计中,学生需要掌握以下几个关键知识点:
1. **模型机结构**:模型机由ALU、数据暂存器、寄存器堆、移位寄存器、输入/输出设备和存储器等基本组件构成。这些组件共同工作,模拟计算机的运行机制。
2. **ALU(算术逻辑单元)**:ALU是计算机的核心部件,能执行基本的算术和逻辑运算。4片74181组合在一起可以实现16位运算,通过S3、S2、S1、S0和M、Cn等控制信号选择不同的运算功能。
3. **数据暂存器**:LT1和LT2由2片74273构成,用于暂时存储数据,高电平有效控制数据的接收。
4. **寄存器堆**:Ax、Bx、Cx构成寄存器堆,用于存储中间计算结果或指令。LRi控制写入,Ri-G控制输出。
5. **移位寄存器**:通过M S0 S1控制,配合ALU使用相同的控制信号。G-299作为移位寄存器的输出控制,低电平有效。
6. **输入/输出设备**:在开关方式下,16位电平开关和74244处理输入;在其他模式下,数据可通过键盘或串口线输入。输出设备使用4个LED数码管显示结果,D-G和W/R低电平时数据被送入数码管。
7. **存储器**:由两片6116芯片组成16位存储器,地址总线使用低八位,CE为片选信号,WE用于读写控制。
8. **控制信号**:如CE(片选)、WE(读写)、LAR(地址寄存器锁存)、LOAD(程序计数器置数)、LPC(程序计数器时钟)、LDIR(指令寄存器锁存)等控制信号是系统协调运作的关键。
9. **设计内容**:设计内容包括指令系统、微程序编写、实验接线以及编写应用程序。学生需设计至少8条指令,涵盖不同寻址方式,并实现特定功能,如计算两个十进制数之和,求负数补码,统计奇偶数等。
10. **报告要求**:报告应手写,包含设计目的、器材、要求、模型机结构、指令编码、微程序、应用程序、接线图、调试、结果分析和总结等内容。
这个课程设计旨在让学生深入理解计算机内部运作原理,通过实际操作来构建和调试模型机,进一步提升对微程序控制器设计和指令系统构建的理解。
2014-02-23 上传
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