微程序控制器驱动的基本模型机设计与实践

"基本模型机设计与实现" 在本次实验中，主要目标是设计和实现一个基本模型机，这是计算机组成原理中的一个重要实践环节。实验的核心是利用微程序控制器来控制模型机的数据通道，以便执行由五条简单机器指令构成的程序。这个过程涉及到对计算机系统整体工作原理的理解，包括数据通路、微指令、微程序和CPU的运行机制。 首先，理解基本模型机数据通道的原理至关重要。数据通道是计算机内部数据传输的路径，它连接了CPU、内存、输入/输出设备等关键组件。在这个模型机中，数据通道的控制由微程序控制器负责，这意味着每一条机器指令的执行都由一系列微指令序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。 实验内容中，学生需要编写五条机器指令并将它们存储在RAM或ROM中。这些指令可能包括但不限于数据加载、运算、存储等基本操作。例如，指令"INR0"可能是用来从输入设备读取数据并存入寄存器R0，"ADD[0AH], R0"可能表示将寄存器R0的值与内存地址0AH处的数据相加，并将结果回存到R0。这些操作通过微指令的执行在数据通道中进行。 微指令的格式如表所示，分为A、B、C三个字段，每个字段都有不同的功能选择。A字段用于控制数据的加载和转移，B字段涉及寄存器、ALU（算术逻辑单元）以及PC（程序计数器）的操作，而C字段则控制着程序流程，如分支和加载操作。2:4译码器在这里起到解码指令并激活相应硬件部件的作用。 实验过程中，学生需要按照给出的接线图连接计算机组成原理实验仪，然后编写并执行预设的机器指令程序，观察并分析结果，以此来深入理解微程序控制下的整机运行过程。 实验所需的材料和设备主要包括计算机组成原理实验仪，用于实际搭建和操作模型机；个人计算机，用于设计和测试微程序；以及排线，用于连接各个组成部分。 实验步骤包括正确连接实验仪器，编写机器指令程序，然后在模型机上运行并调试，最后根据执行结果测试和验证模型机的功能是否符合预期。通过这样的动手实践，学生不仅能加深对计算机组成原理理论知识的理解，还能提升问题解决和调试技能。