微程序控制器设计：模型机与实验报告

"该资源主要涉及计算机组成原理中的模型机设计，特别是微程序控制器的设计，旨在深化学生对微程序控制器的理解，提升设计与分析能力。实验包括微程序控制器结构设计、微程序设计，并在实际的实验平台上进行执行验证。实验内容涵盖了时序电路、存储器和数据通路等多个方面的理论知识和技术应用。" 在计算机组成原理的设计实验中，"模型机的设计"是一个关键环节，它通常涉及到微程序控制器的设计。微程序控制器是计算机硬件系统的核心部分，负责协调和控制计算机的各个部件执行指令。通过这个实验，学生需要理解和掌握微程序控制器的工作原理，包括它的组成结构和微指令的格式设计。 实验的第一个任务是微程序控制器结构设计，这要求学生绘制出控制器的电路图，并设计出微指令的格式。微指令是构成微程序的基础，它包含了执行特定微操作所需的控制信号。设计微指令格式时，需要考虑如何有效地编码各种微操作，以实现对机器指令的控制。 接下来是微程序设计阶段。学生需要选择若干条机器指令，分析其执行过程，并转化为微操作流程。每条机器指令对应一组微指令序列，形成微程序。这一步骤要求学生理解机器语言指令与微程序、微指令以及微命令之间的转换关系，明白在微程序控制器的控制下，计算机程序的执行实际上是一个微指令执行的过程。 实验还包括为每条微指令分配控制存储器地址，并在控制存储器中存储这些微指令。此外，设计地址修改逻辑是为了适应不同指令的执行需求，确保微指令的正确执行顺序。 在理论知识和实验技术方面，学生需要熟悉时序电路，如实验仪的组成、时序脉冲的作用，以及存储器的相关概念，如静态RAM的工作原理、地址计数器的设置和指令寄存器的功能。此外，还需要掌握数据通路实验，理解运算器和存储器的连接机制以及数据在总线上的传输方式。 在实际操作中，学生会在DVCC—CE—Ⅲ计算机组成原理实验仪上进行连线，并通过开关单步执行每条机器指令对应的微指令，观察指示灯来确认微指令的执行顺序和结果，这有助于加深对微程序控制器工作过程的理解。 这个实验是一个综合性的实践项目，不仅要求学生掌握计算机组成原理的理论知识，还强调了动手能力和问题解决能力的培养，对于提高学生的专业技能具有重要意义。