东北大学秦皇岛分校

计算机组成原理课程设计

专业名称班级学号学生姓名指导教师设计时间

课程设计任务书

专业：： 学生姓名：

设计题目：指令系统及七段译码器设计

一、设计实验条件

硬件：PC机

：：VHDL

二、设计任务及要求

：19指令；

4位BCD码加法器

要求：结构：单总线，数据总线、；

：内存容量K*8bit

控制器：用硬连线控制器实现操作控制信号

：单累加器，实现加、减操作

：

——输入：用开关输入二进制量

——输出：数码管和LED显示

规模：指令，类型，寻址方式三、设计报告的内容

指令系统设计：

课程设计要设计的指令是第19指令，要清楚各条的功能、指令类型寻址方式等内容，本次设计用到的指令的相关内容如表

表1 本次要设计的指令

指令类型功能19SUBC A, MM算术运算指令从累加器A中减去寄存器MM地址的值，减进位25OR A, R?逻辑运算指令累加器A“或”寄存器 R?的值42JZ MM逻辑运算指令当零标志R_Z=1时,跳转到MM地址

2、模型机硬件设计：

因为计算机输出的是BCD码，要想在数码管上显示十进制数，就必须先把BCD码转换成 7 段字型数码管所要求的代码。我们把能够将计算机输出的BCD码换成 7 段字型代码，并使数码管显示出十进制数的电路称为“七段字型译码器”。

逻辑电路设计：位BCD码加法器加法器定义实现多位二进制数相加的电路称为加法器， 它能解决二进制中1+1=10 的功能。

【系统设计】

模型机逻辑框图

图1 整机逻辑框图

图2 芯片引脚

CPU逻辑框图指令系统设计

及寻址方式见表

微操作控制信号

指令执行流程

流程如表：

的执行流程

数19SUBC A, MM从累加器A中减去寄存器MM地址的值，减进位010010XXT7PC->MARPCOE， MAREN,T6EM→MAREMEN,EMRD,MARENT5PC+1->PCWENT4EM->MAREMEN,EMRD,MARENT3EM->WEMEN,EMRD,WEN25OR A, R?累加器A“或”寄存器 R?的值011000XXT4R->DB

US->WR,DBUS,WT3W,A->ALUW,A,ALU42JZ MM当零标志R_Z=1时,跳转到MM地址101001XXT7若Z1，则PC MAR EM W DBUST6PC->MARPC MAR EM W DBUST5EM->WW->DBUS->PCT4否则PC

以流程图表示如下：

SUBC A, MM OR A, R? JZ MM

T5 T5 T5 T4

T4 T4 T4 T3

T3 T3 T3

图4 指令的执行流程图【系统实现】

模型机实现的实现)

(1)逻辑电路的图形符号表示、功能

电路图形符号如图：

电路图形符号

(2)指令所涉及的微操作控制信号

(3)系统实现

2.逻辑电路设计)

)电路的图形符号表示、功能

图6 4位BCD码加法器的图形符号表示

)实现

【系统测试】

)模型机实现的实现)

功能仿真

时用到的波形如图

图7 仿真时用到的波形图

2、RTL级逻辑电路

的RTL级电路图如图

图9 七段译码器 RTL级电路图(二)硬件测试)

1、功能仿真

波形图如图：

用到的波形图

2、RTL级逻辑电路

的RTL级逻辑电路如图：

的RTL级逻辑电路

【总结】

课设遇到很多问题，首先是软件的使用，是接触XILINX软件，软件的好多功能和用法都不清楚，好多选项都不了解不过查找资料以及问同学终于学会的熟练运用。接着那个波形图的形成，好几次之后都是红线，显示错误和同学们群里讨论才知道怎么正确的去做做的时候一点想法都没有，不知道怎么设计，然后就去图书馆去借书，查看，上网查资料和相关课题的同学一起讨论最后学会了的设计。

【体会】

的一开始，首先是学习软件的，去了解软件的功能和用法由于是新软件好多功能不了解，就去自己百度，看老师给的资料，听同学讲解，终于了基础的使用能用他们做出图和波形图接着就到了最困难的时候，课程题目的