嵌入式CISC模型计算机设计与分析

"这是一份关于计算机组成原理课程设计的详细总结材料，涵盖了从控制器设计、指令系统到程序流程和微程序控制等多个方面。作者在设计中构建了一台嵌入式CISC模型计算机，并提供了相关的电路图、指令格式、源程序以及故障分析和心得体验。" 在这份总结材料中，学生深入探讨了计算机组成原理的关键概念，具体包括以下几个方面： 1. **设计题目**：设计者被要求构建一台嵌入式CISC（Complex Instruction Set Computer）模型计算机，这是一种以复杂指令集为特点的处理器架构。 2. **总设计框图**：这部分包含了一个整体的系统架构图，展示了计算机各个主要部件如CPU、内存、输入/输出设备之间的连接和交互方式，帮助理解计算机系统的整体工作流程。 3. **控制器的逻辑结构框图**：控制器是CPU的核心部分，负责解读和执行指令。其逻辑结构框图详细描绘了时钟信号、指令读取、解码和控制信号生成等关键环节，是理解计算机指令执行过程的基础。 4. **模型机的指令系统和指令格式**：这里列出了模型机的指令集，包括助记符和实际的指令格式。例如，`INRd`指令表示将数据增加并存储到寄存器Rd中，这是最基本的算术操作之一。 5. **设计时序产生器电路**：这部分讲述了如何设计产生正确时序信号的电路，确保计算机在执行指令时各部分协调一致。 6. **程序流程图**：通过流程图，设计者可以清晰地展示程序执行的步骤，包括分支、循环和其他控制流结构。 7. **操作控制器单元设计**：这部分详细描述了操作控制器的实现，它是控制器的核心，负责产生控制信号来驱动其他部件。 8. **编语言源程序和机器语言源程序**：这两部分分别展示了高级语言和低级机器语言的代码示例，显示了从高级语言到机器语言的翻译过程。 9. **嵌入式CISC模型计算机的顶层电路图**：提供了整个系统的硬件实现细节，包括CPU与其他硬件组件的接口。 10. **仿真波形及结果分析**：这部分可能包括了使用逻辑分析仪或仿真软件得到的信号波形，用于验证设计的正确性。 11. **微地址寄存器和微程序控制器的内部结构图**：这些图揭示了微程序控制的实现，其中微地址寄存器存储微指令地址，微程序控制器则根据微地址执行微操作序列。 12. **VHDL清单**：VHDL是一种硬件描述语言，用于设计和验证数字逻辑系统，这里可能包含了实现上述设计的具体代码。 13. **故障分析和心得体会**：这部分是设计者对整个过程的反思，包括遇到的问题、解决方法以及从中学到的知识点和经验教训。 这份总结材料详尽地涵盖了计算机组成原理的重要概念，对于理解和实践计算机硬件设计具有很高的价值。通过这样的课程设计，学生不仅能掌握理论知识，还能提升实际动手能力和问题解决技巧。