文档介绍：基于多流水线复杂模型机
实验研究与实现
刘明明胡春华张楠王长春乌云毕丽格陈盛
(新疆农业大学计算机与信息工程学院计算机系)
摘要:
介绍了基于多流水线复杂模型机的原理,给出复杂模型机的原理框图,设计数据格式和指令格式,提供两种实验方式,单片机键盘操作和开关控制操作。分别对两种实验方式给了不同的连线图。
关键词:计算机组成原理;多流水线;运算器;存储器
Abstract:Introduces the plex model line based on the principle of the machine, then plex model machine principle diagram, designed data format and instruction format, offered two experimental method, SCM keyboard and switch control method. And circuit diagram.
Key words: computer principle; multi-line; ALU; memory
引言计算机组成原理课程是计算机专业及电子信息类专业学生的必修核心课程之一,它为计算机和电子专业的学生学好后续计算机软硬件课程起着很重要的作用[1]。教学与科研相结合是培养学生实践能力的有效途径,所以教材的前部分实验课程是教师带领学生完成实验课程(EL-JY-Ⅱ型计算机组成原理实验系统),后部分需要学生自己完成,以达到更深层次的理解。
一、多流水线复杂模型机原理
多流水复杂模型机逻辑框图
运算器ALU由U7—U10四片74LS181构成,暂存器1由U3、U4两片74LS273构成,暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。微控器部分控存由U13—U15三片2816构成。除此之外,CPU的其它部分都由EP1K10集成。
存储器部分由两片6116构成16位存储器,地址总线只有低八位有效,因而其存储空间为00H—FFH。
输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动电路构成,当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。在开关方式下,输入设备由16位电平开关及两个三态缓冲芯片74LS244构成,当DIJ-G为低电平时将16位开关状态送上数据总线。在键盘方式下,数据可由键盘输入,然后由监控程序直接送上数据总线,因而外加的数据输入电路可以不用。
数据格式和寻址方式的设计
本实验计算机采用定点补码表示法表示数据,字长为16位,其格式如下:
15
14 13…….. 0
符号
尾数
其中第16位为符号位,数值表示范围是:-32768≤X<32767。
:
1)算术逻辑指令
设计9条单字长算术逻辑指令,寻址方式采用寄存器直接寻址。其格式如下:
7 6 5 4
3 2
1 0
OP-CODE
rs
rd
其中OP-CODE为操作码,rs为源寄存器,rd为目的寄存器,并规定:
OP-CODE
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
指令
CLR
MOV
ADD
SUB
INC
AND