基于微程序的8位复杂模型机设计与实现

本课程设计旨在深化学生对计算机组成原理的理解和应用，通过实践操作，让学生设计并实现一个具备16条机器指令的8位复杂模型机，采用微程序控制器作为核心部件。设计过程需包含以下几个关键环节： 1. 设计方案：学生需要根据课题要求，设计一套完整的指令系统和硬件结构。指令系统包括如LDA、STA、JMP、BZ等基础操作，如读取（LDA）、存储（STA）、条件跳转（JMP）以及基于标志位的条件转移（BZ）。此外，还包括算术运算指令如加减乘除（如MOVRd,Rs、DIVRd,Rs、ADCRd,Rs、SBCRd,Rs等），以及逻辑操作（ANDRd,Rs、CLRRd等）。 2. 硬件连接图绘制：学生需要设计并绘制出该8位计算机的硬件连接图，展示各个部件之间的物理连接，如CPU、内存、输入输出设备等，清晰地表达各部分的功能和数据流。 3. 微程序编写：针对设计的指令系统，学生需要编写相应的微程序，这是实现指令执行的关键步骤，微程序控制器会根据这些微程序来控制硬件操作，实现指令的功能。 4. 安装与调试：将设计的模型机安装到实验平台上，并进行调试，确保每个指令能够正确无误地执行，同时排查和修复可能存在的问题，提升系统的稳定性。 5. 测试与验证：编写测试程序来验证模型机的功能，包括基本的指令执行测试、边界条件测试以及性能测试，确保设计的计算机满足预期性能和功能要求。 6. 课程设计报告：最后，学生需撰写详细的课程设计报告，总结整个设计过程中的思考、实验步骤、遇到的问题及其解决方案，以及对所学知识的实际运用体会，这不仅是对知识的总结，也是对未来工作或研究的预演。 在整个过程中，课程设计强调了理论知识的应用和实际操作技能的提升，如CPU设计、系统架构理解、编程调试、文档编写等，同时培养了团队协作精神、科学实验方法和严谨的工程态度，为学生的未来发展奠定了坚实的基础。