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1、计算机组成原理课程设计指导书一 目的与要求：进一步融会贯通教材内容，掌握计算机各功能模块的工作原理、相互联系，熟练掌握控制单元组合逻辑设计的原理和方法。独立完成几种常见指令实现的组合逻辑设计。通过本设计，将所学知识综合运用，并积累经验，锻炼独立解决问题的能力。培养严谨的科研作风，巩固和运用先修课和计算机组成原理课程的理论知识和实践技能。在该课程所涉及的工程技术范围内，创造性地完成部件的内容的理解和掌握。鼓励学生在本设计的基本要求基础上进一步发挥，比如在ispEXPERT SYSTEM实现，进一步了解计算机硬件电路的设计和调试方法。基本原理：1. 计算机控制单元CU的组合逻辑设计这种方法是把控制
2、部件看作为产生专门固定时序控制信号的逻辑电路，而此逻辑电路以使用最少元件和取得最高 操作速度为设计目标，它是一种由门电路和触发器构成的复杂树形逻辑网络。组合逻辑控制器的结构如图： 2. 操作码译码操作译码器是对指令寄存器IR中指令的操作码部分进行译码。如果OP（IR）有n位，则经过译码最多可得到m条指令（m=2n）。3. 指令器周期的节拍安排一个指令周期安排三个机器周期：取指周期FE、间址周期IND、执行周期EX，每个机器周期安排三个节拍T1、T2、T3。 4. 控制逻辑网络N的输入信号：控制逻辑网络的输入信号有三个：（1） 指令操作码译码器的输出I。（2） 执行部件的反馈信息F。（3） 时序
3、产生器节拍脉冲信号T。逻辑网络N的输出信号就是微操作控制信号，它用来对执行部件进行控制。组合逻辑控制器的基本原理：C=f( I, T, F )5. 微操作控制信号逻辑表达式。设计微操作控制信号的方法和过程是，根据所有机器指令流程图，寻找出产生同一个微操作信号的所有条件，并与适当的节拍电位和节拍脉冲组合，从而写出其布尔代数表达式并进行简化，然后用门电路或可编程器件来实现。 二 内容与要求：1. 内容:现有一系统，其指令系统有如下五条指令：（1） CLA指令是非访问内存指令，主要功能是将ALU中的累加器AC的内容清零；（2） ADD指令是一条直接访问内存指令，主要是从内存中取出操作数并执行相加的操
4、作。（3） STA指令是一条间接访问内存指令，是将和数存储在指定的内存单元里，但是累加器的内容不变；（4） JMP指令是转移控制指令，将当前程序计数器中是内容变成了指定的转移地址；（5） STP指令是人为停机指令，是停止程序的执行。2. 要求：（1） 为了保证译码器的正常工作，给出这些指令的编码。（2） 写指令相应的微操作命令以及节拍安排（3） 给出系统的控制操作时间表。（4） 写出各个微操作的逻辑表达式。（5） 在ispEXPERT SYSTEM上画出对应的逻辑图，并验证。 FE、IND和EX三个控制信号，可以采用开关K8K6模拟， 五条指令采用K1K3模拟编码输入。 输出用LED模拟，以验
5、证各个微操作的逻辑表达式和逻辑图的是否正确。（6） 画出系统指令流程图。3. 课程设计报告指导书格式要求：（1）设计报告采用手写，要求书写公正，字迹清楚。（2）采用A4白色稿纸。（3）按给定封面装订（封面要求打印或复印），详见附件一。111ADD微操作及节拍安排取指令周期微操作及节拍安排间址周期微操作及节拍安排是否间址Y操作码译码N000ADD微操作及节拍安排XXXX1IND 1FE 进入取指周期附件一：计算机组成原理课程设计控制单元组合逻辑设计专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 一、 设计内容及其要求二、 基本原理三、 具体设计方案（设计说明、框图、流程图等）四、 设计小结五、 设计附录（数据、图纸等）六、 参考资料