"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。