计算机组成原理课程设计指南：指令系统与微程序控制器

"这是一份关于计算机组成原理的课程设计讲义，包含了33页的内容，旨在帮助学生掌握计算机整机动态工作过程，理解微程序控制器设计，构建指令系统，并通过组建模型机来编写和调试应用程序。设计内容包括设计指令系统、编写微程序、实验接线以及编写实现特定功能的应用程序。设计要求涉及至少8条指令，多种寻址方式，如寄存器寻址、直接寻址和立即数寻址，并利用键盘输入数据和数码管显示结果。此外，报告要求手写并包含设计的各个组成部分，如模型机结构、指令编码、微程序、应用程序等。实验仪采用了EL-JY-Ⅱ，其模型机结构由4片74181构成的16位ALU，还包括数据暂存器、寄存器堆、移位寄存器等功能部件。存储器部分由两片6116构成16位存储器，支持键盘和串口数据输入，输出设备为LED数码管。工作原理涉及到定点补码数据表示法。" 在计算机组成原理课程设计中，学生需要学习和实践的关键知识点包括： 1. **整机动态工作过程**：理解计算机从开机到执行指令的整个流程，包括CPU的运算、控制和数据处理，以及与内存、I/O设备的交互。 2. **微程序控制器**：微程序是控制单元中的一个基本概念，它是由一系列控制信号组成的序列，用于实现一条机器指令的操作。设计微程序控制器需要考虑控制信号的产生和微指令的编写。 3. **指令系统设计**：设计一套指令集，包括指令的种类、格式、操作码和寻址方式等。这里提到至少有8条指令，需要包括不同寻址方式，如寄存器寻址（直接从寄存器获取操作数）、直接寻址（从内存中直接获取操作数）和立即数寻址（操作数直接包含在指令中）。 4. **实验接线**：实际操作中，需要根据设计的指令系统和微程序，正确连接电路，确保指令的正确执行。 5. **应用程序编写**：编写程序以实现特定功能，如计算两个十进制数的和、求负数的补码或统计奇偶数个数，这涉及到数据的输入、处理和输出。 6. **数据表示法**：定点补码是一种常见的二进制表示方法，用于表示有符号整数，包括正数、零和负数。理解定点补码的规则对于计算机内部的数据处理至关重要。 7. **硬件结构**：熟悉实验仪的硬件组成，如ALU、寄存器堆、移位寄存器、存储器和输入输出设备，以及它们的工作原理和相互之间的通信方式。 8. **报告编写**：完成设计后，需要撰写报告，详细记录设计过程、设计内容、结果分析和总结，这有助于巩固理论知识并提升书面表达能力。 通过这样的课程设计，学生不仅能够深入理解计算机硬件的工作原理，还能提高实际操作和问题解决的能力。