"计算机组成原理模型机设计与实现.pdf"
这篇文档主要涵盖了计算机组成原理的课程设计任务,旨在让学生深入理解计算机系统各个组件的功能、结构和工作原理,并通过实际操作来提升理论与实践的结合能力。课程设计的核心是设计和实现一个基于微程序控制的模型计算机,这涉及到数据和指令的编码、存储器、运算器、输入/输出接口等多个方面的知识。
首先,学生需要理解计算机系统的各个功能部件,包括但不限于处理器、存储系统、输入/输出设备等。处理器是计算机的核心,它由运算器和控制器组成,负责执行指令和处理数据。运算器执行算术和逻辑运算,而控制器则负责指令的取指、译码、时序控制等操作。此外,存储器分为内存(如RAM和ROM)和外存,用于暂时或长期保存数据和程序。输入/输出接口作为连接外部设备和CPU的桥梁,处理设备间的通信。
在设计模型机时,学生需要考虑数据和指令的编码方式,这是计算机能理解和执行指令的基础。例如,可以使用二进制编码或十六进制编码来表示数据和指令。同时,学生需要设计存储器的层次结构,包括高速缓存、主存和外存的交互方式。
微指令是控制处理器运行的低级指令集,它决定了机器指令如何被分解和执行。学生需要编写微指令来实现每条机器指令的功能,这涉及微程序设计技术,包括微指令的格式、微地址的生成以及微循环的设计。微程序控制器通过读取微指令来产生控制信号,这些信号控制整个计算机系统的操作。
课程设计还要求设计五条基本的机器指令,如IN(输入)、ADD(加法)、STA(存储)、OUT(输出)和JMP(跳转)。这些指令是所有计算机系统中最基础的操作,它们涵盖了数据的获取、计算、存储和流程控制等基本功能。
在实现过程中,学生将在TD-CMA(Time Division Control Memory Access,时间分割控制存储访问)和SWB(System Work Bench,系统工作台)这样的教学实验平台上进行操作,了解这些平台提供的功能,如模拟存储器访问、指令执行的控制流程等。同时,他们还需要掌握如何通过控制台操作来调试和测试设计的模型机,确保其能够正确执行指令。
通过这个课程设计,学生不仅会巩固计算机组成原理的理论知识,还能提升动手能力和问题解决技巧,培养独立工作和团队协作的能力,激发创新精神,养成严谨务实的工作态度。这是一个全面锻炼和提升学生综合素质的重要环节。