硬布线控制器设计：简化指令系统与调试实践

本篇文档主要讨论的是计算机组成原理课程设计中的一个关键部分——数据格式和指令系统，以及硬布线控制器的设计与调试。设计目标旨在通过实践操作加深对计算机组成原理和系统结构的理解，特别是在硬布线控制器的实现上。课程采用的指令系统基于模型计算机，共有12条机器指令，但为了降低复杂度和节省时间，实际操作中通常会选择一个简化版本，即去除3条中断指令后剩下9条。 设计与调试的任务包括： 1. **设计任务**：学生需根据给定的数据格式（如8位寄存器操作和指令地址码），在指定的器件范围内设计一个硬布线控制器来控制模型计算机。这涉及到设计硬布线控制器的总框图、逻辑模块图，以及用ABEL语言编写的源程序。 2. **硬件实现**：学生需要组装控制器并在通用实验台上进行安装，或者对采用微程序控制的模型机进行相应的改造，确保其能正确执行设计好的指令。 3. **文档编写**：除了硬件设计，还需要准备一系列支持文件，如控制流程图、模拟向量测试方程、元件排列图、设计说明书以及调试小结。这些文档记录了设计过程中的关键步骤和测试结果。 4. **指令系统**：指令集包括加法、减法、乘法、逻辑与、存数（存储操作数到内存）、取数（从内存读取操作数）和无条件转移等基础操作，每个指令都有助记符表示，如ADDRb,Rs代表将Rs的值加到Rd中。 5. **硬布线控制器结构**：学生需要设计一个结构方框图，展示控制器如何接收输入、处理指令并产生输出。这可能涉及寄存器、逻辑门电路、选择器等硬件组件的布局和连接。 6. **技术应用**：实验中还会涉及ISP（在系统编程）技术的运用，通过设计自动化软件（如ISPEXPERT）进行设计、编程和下载，以体验与传统开发方法相比的优势。 通过这个项目，学生不仅可以锻炼科学研究的独立工作能力，还能获得实际的工程设计和调试经验。所有这些活动都围绕着数据格式和指令系统的核心概念展开，为理解和应用计算机组成原理打下坚实的基础。