計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)---冒泡排序

1、<p>　　計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　課題名稱(chēng)：冒泡排序</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 課程設(shè)計(jì)概述···········

2、································02</p><p>　　1.1

3、 課程設(shè)計(jì)目的···································

4、83;····································&

5、#183;················02</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和基本要求·············

6、····································

7、3;··············02</p><p>　　第二章 課程設(shè)計(jì)過(guò)程················

8、83;··························02</p><p>　　2.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)····&#

9、183;····································

10、····································

11、3;···········03</p><p>　　2.2 課程設(shè)計(jì)分析···················

12、83;····································&

13、#183;································03</p><p>

14、　　2.3 課程設(shè)計(jì)原理··································

15、3;····································&#

16、183;·················03</p><p>　　2.4 機(jī)器指令·············

17、83;····································&

18、#183;····································

19、;··········05</p><p>　　2.5 微指令·····················&

20、#183;····································

21、;····································

22、83;······08</p><p>　　第三章 課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)························&#

23、183;··················11</p><p>　　3.1 連接線路············

24、83;····································&

25、#183;····································

26、;···········11</p><p>　　3.2 裝載指令····················

27、····································

28、3;····································&#

29、183;···12</p><p>　　3.3 聯(lián)機(jī)運(yùn)行···························

30、83;····································&

31、#183;································13</p><p>

32、　　3.4 結(jié)果分析···································

33、····································

34、3;·························13</p><p>　　3.5 實(shí)驗(yàn)小結(jié)······

35、;····································

36、83;····································&

37、#183;·················13</p><p>　　第四章 心的體會(huì)·············&#

38、183;·································14</p><

39、p>　　參考文獻(xiàn)···································

40、;····················14</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)概述</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)目的</p><

41、p>　　在掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及內(nèi)部工作機(jī)制、理解計(jì)算機(jī)各功能部件工作原理的基礎(chǔ)上，深入掌握信息流和控制信息流的流動(dòng)過(guò)程，進(jìn)一步加深計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各模塊間相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)和整機(jī)的概念，培養(yǎng)開(kāi)發(fā)和調(diào)試計(jì)算機(jī)的技能。再設(shè)計(jì)實(shí)踐中提高應(yīng)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和基本要求</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)以TDN-CM++計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)

42、驗(yàn)系統(tǒng)為平臺(tái)設(shè)計(jì)完成。</p><p>　　1.按給定的數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng)，理解為程序控制器的設(shè)計(jì)原理。</p><p>　　2.設(shè)計(jì)給定機(jī)器指令系統(tǒng)遺跡微程序流程圖，安慰指令格式寫(xiě)出微程序的微指令代碼</p><p>　　3.連接邏輯電路，完成啟動(dòng)、測(cè)試、編程、校驗(yàn)和運(yùn)行，并觀測(cè)運(yùn)行過(guò)程及結(jié)果。</p><p>　　4.將微程序控制

43、器模塊與運(yùn)算器模塊、存儲(chǔ)器模塊聯(lián)機(jī)，組成一臺(tái)模擬計(jì)算機(jī)。</p><p>　　5.用微程序控制器控制模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路。</p><p>　　6.通過(guò)在模型機(jī)上運(yùn)行由機(jī)器指令組成的簡(jiǎn)單程序，掌握機(jī)器指令與微指令的關(guān)系，建立計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念，掌握計(jì)算機(jī)的控制機(jī)制。</p><p>　　7.按指定應(yīng)用項(xiàng)目進(jìn)行匯編指令格式及功能設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)器指令代碼，按照模型

44、及數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令功能的微程序。在PC機(jī)上編輯機(jī)器指令和微程序，裝載代碼到TDN-CM++實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用要求。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p>　　2.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　從輸入設(shè)備讀取三個(gè)數(shù)據(jù)A、B和C并將他們存入以M為地址的內(nèi)存單元，將他們按從大到小的順序排序，并將排序過(guò)

45、后的數(shù)據(jù)存入以N為地址的內(nèi)存單元。</p><p>　　2.2 課程設(shè)計(jì)分析</p><p>　　聯(lián)想到之前實(shí)驗(yàn)課上做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，我們首先明確了這次課程設(shè)計(jì)的基本過(guò)程：畫(huà)草圖—匯編程序—流程圖—微指令代碼—檢查。然后我們按照這個(gè)流程，分工合作，先畫(huà)出了程序的流程，然后寫(xiě)出了匯編程序，并且寫(xiě)出了機(jī)器指令，其次我們完成了總體的流程圖，然后根據(jù)流程圖寫(xiě)出了微指令以及微指令代碼。分析乃至后來(lái)的設(shè)計(jì)過(guò)

46、程中，小組成員積極利用圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)上豐富的資源，獲取到所需的信息，更加深刻了解了計(jì)算機(jī)的組成原理，同時(shí)體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。</p><p>　　2.3 課程設(shè)計(jì)原理</p><p>　　在部件試驗(yàn)中，我們是人為用二進(jìn)制開(kāi)關(guān)來(lái)模擬一些控制信號(hào)來(lái)完成數(shù)據(jù)通路的控制。而在本課程設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器來(lái)完成，即一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序。</p><p>

47、;　　本課程設(shè)計(jì)采用6條機(jī)器指令I(lǐng)N（輸入），STA（存數(shù)），MOV（傳送），JA(轉(zhuǎn)移)，CMP（比較），HLT（保持）。</p><p><b>　　指令格式表如下：</b></p><p>　　IN為單字長(zhǎng)指令，含義是將輸入設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)放入R0中；</p><p>　　STA為為雙字長(zhǎng)指令，第二個(gè)字是要存放的地址，含義是將R0中的內(nèi)容存

48、儲(chǔ)到第二字為地址的內(nèi)存單元中；</p><p>　　MOV是雙字長(zhǎng)指令，第二字是要存放的間接地址，含義是將R0中的內(nèi)容存儲(chǔ)到第二字為間接地址的內(nèi)存單元中；</p><p>　　JA是雙字長(zhǎng)指令，根據(jù)執(zhí)行CMP指令后標(biāo)志位的結(jié)果決定是否跳轉(zhuǎn)；</p><p>　　CMP是雙字長(zhǎng)指令，將第一個(gè)字和第二個(gè)字相減；</p><p>　　HLT為空轉(zhuǎn)指

49、令，保持執(zhí)行結(jié)束狀態(tài)，并不在執(zhí)行任何操作;</p><p>　　JPM是雙字節(jié)指令，無(wú)條件跳轉(zhuǎn)。</p><p>　　由此，得到本程序的設(shè)計(jì)思路，連續(xù)三次執(zhí)行IN和STA將三個(gè)數(shù)分別寫(xiě)入內(nèi)存；使用CMP指令將前兩個(gè)比較，再將較小者與第三個(gè)數(shù)比較，得到最小的數(shù)寫(xiě)入內(nèi)存；最后將剩下的倆數(shù)比較并寫(xiě)入內(nèi)存，至此排序完成。</p><p><b>　　2.4 機(jī)器指

50、令</b></p><p><b>　　2.5 微指令</b></p><p>　　為了向RAM中裝入程序和數(shù)據(jù)，檢查寫(xiě)入是否正確，并能啟動(dòng)程序執(zhí)行，</p><p>　　還設(shè)計(jì)了三個(gè)控制臺(tái)操作微程序：</p><p>　　存儲(chǔ)器讀操作(KRD):撥動(dòng)總清開(kāi)關(guān)CLR后，當(dāng)控制臺(tái)開(kāi)關(guān)SWB、SWA置</p

51、><p>　　為“00”時(shí)，按START微動(dòng)開(kāi)關(guān)，可對(duì)RAM進(jìn)行連續(xù)手動(dòng)讀操作。</p><p>　　存儲(chǔ)器寫(xiě)操作(KWE):撥動(dòng)總清開(kāi)關(guān)CLR后，當(dāng)控制臺(tái)開(kāi)關(guān)SWB、SWA置</p><p>　　為“01”時(shí)，按START微動(dòng)開(kāi)關(guān)，可對(duì)RAM進(jìn)行連續(xù)手動(dòng)寫(xiě)入。</p><p>　　啟動(dòng)程序：撥動(dòng)總清開(kāi)關(guān)CLR后，當(dāng)控制臺(tái)開(kāi)關(guān)SWB、SWA置為“

52、11”</p><p>　　時(shí)，按START微動(dòng)開(kāi)關(guān)，即可轉(zhuǎn)入到第01號(hào)“取指”微指令，啟動(dòng)程序運(yùn)行。</p><p>　　上述三條控制臺(tái)指令用兩個(gè)開(kāi)關(guān)SWB、SWA的狀態(tài)來(lái)設(shè)置，其定義如表2：</p><p>　　機(jī)器指令格式說(shuō)明： $PXX XX</p><p>　　微指令格式說(shuō)明： $MXX XXXXXX</p><

53、;p>　　啟動(dòng)程序：當(dāng)控制臺(tái)開(kāi)關(guān)SWB、SWA置為“1 1”時(shí)，按START微動(dòng)開(kāi)關(guān)，即可轉(zhuǎn)入到第01號(hào)“取指”微指令，啟動(dòng)程序運(yùn)行。</p><p>　　根據(jù)以上要求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通路框圖如下圖所示：</p><p>　　微指令格式如下表所示：</p><p>　　其中ABC的內(nèi)容具體如下表所示：</p><p>　　根據(jù)數(shù)據(jù)通路圖和微指令

54、格式表，寫(xiě)出微指令代碼如下：</p><p>　　第三章 課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　3.1 連接線路</b></p><p><b>　　線路圖如下：</b></p><p>　　連接好之后，用已有的程序測(cè)試機(jī)器是否工作正常。確定正常以后，進(jìn)行下一步。</p><

55、p><b>　　3.2 裝載指令</b></p><p>　　將已經(jīng)寫(xiě)好的機(jī)器指令代碼和微指令代碼轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制并輸入到試驗(yàn)系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.3 聯(lián)機(jī)運(yùn)行</b></p><p>　　聯(lián)機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，進(jìn)入軟件界面，裝載機(jī)器指令及微指令后，選擇[運(yùn)行]→[通路圖]→[復(fù)雜模型機(jī)]功能菜單打開(kāi)相應(yīng)的

56、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通路圖，按相應(yīng)功能鍵即可聯(lián)機(jī)運(yùn)行、監(jiān)控、調(diào)試程序。</p><p><b>　　3.4 結(jié)果分析</b></p><p>　　輸入數(shù)值：A=64; B=2B; C=9A;</p><p><b>　　輸出：</b></p><p>　　[A1]=9A; [A2]=2B; [A3]=6

57、4;</p><p>　　[B1]=2B; [B2]=64; [B3]=9A</p><p>　　經(jīng)檢驗(yàn)，輸出結(jié)果與理論結(jié)果相符，證明實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)正確。</p><p><b>　　3.5 實(shí)驗(yàn)小結(jié)</b></p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)大體上分為三步。首先，是連接電路。其次，裝載課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)上設(shè)計(jì)的程序并測(cè)試運(yùn)行,通

58、過(guò)觀察運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)在總線上的流動(dòng),了解各功能部件的工作原理和工作機(jī)制以及流程圖各指令的含義。最后，自己設(shè)計(jì)程序并裝載運(yùn)行并檢驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果。對(duì)于自己要設(shè)計(jì)的程序首先根據(jù)題目要求寫(xiě)出它的匯編格式，再根據(jù)這個(gè)匯編格式寫(xiě)出機(jī)器指令并設(shè)計(jì)出微程序流程圖。最后根據(jù)所設(shè)計(jì)的微程序流程圖寫(xiě)出其微指令代碼。這些工作完成后把所設(shè)計(jì)的機(jī)器指令和微程序代碼改寫(xiě)成指定的格式裝載到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上運(yùn)行，觀察運(yùn)行過(guò)程和設(shè)計(jì)目的是否一致。經(jīng)過(guò)多次修改，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。通過(guò)

59、這次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是我加深了對(duì)機(jī)器指令和微指令的理解和計(jì)算機(jī)計(jì)算流程的了解。</p><p><b>　　第四章 心得與體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)這一次的課程設(shè)計(jì)，我們收獲很大，我們了解了一個(gè)比較成熟的模型機(jī)的實(shí)現(xiàn)，并在參與其中，體會(huì)其中的種種困難，了解到了難點(diǎn)的地方，這對(duì)于我們學(xué)習(xí)這門(mén)課程有著很大的幫助，同時(shí)對(duì)于之前的幾次試驗(yàn)我們操作機(jī)器錄入的理解也更加的深刻

60、了，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們從開(kāi)始的粗略的一個(gè)概念，到中間的疑惑與焦慮，到解決了問(wèn)題的快樂(lè)。這對(duì)于我們以后工作也有著很大的好處，培養(yǎng)了我們遇到問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題各個(gè)方面上的能力。平時(shí)我們做作業(yè)也都是在做書(shū)本上面給我們的題目，而這一次則是由我們自己設(shè)計(jì)出的，這對(duì)我們的創(chuàng)新意識(shí)也是一種很大大培養(yǎng)。我相信有了這種實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷，我們以后再就業(yè)的過(guò)程當(dāng)中也會(huì)多一份自信。</p><p>　　我們希望學(xué)校以后可以多為我們提供這

61、樣的機(jī)會(huì)，這樣我們就可以在實(shí)踐中得到平時(shí)課堂上面所缺失的一些能力，同時(shí)希望學(xué)校可以在別的學(xué)科也可以小組成員里這樣給我們提供如此之好的條件來(lái)進(jìn)行教學(xué)。這樣可以使我們的綜合素質(zhì)的到很好的提升。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》 清華大學(xué)出版社 王愛(ài)英主編</p><p>　　《計(jì)算機(jī)組成原理與系