计算机组成与系统结构课程设计：构建16指令模型机

"该资源是一份关于‘计算机组成原理与系统结构’课程设计的模板，旨在让学生运用所学知识设计并实现一个具有16条指令的模型计算机。设计包括算术、逻辑、移位运算，存储器组织，指令结构，CPU微程序控制等多个方面，并通过给出的测试程序进行正确性验证。" 在计算机组成原理与系统结构的课程设计中，学生需要综合运用所学的计算机基础知识来设计一个模型计算机。这个设计涵盖了多个关键领域： 1. **算术、逻辑和移位运算**：学生需要熟悉ALU（算术逻辑单元）的操作，包括加法、减法、逻辑与、逻辑或、异或以及各种移位操作。ALU的控制位用于决定执行哪种特定的运算。 2. **存储器组织**：理解存储器的工作方式至关重要，包括读写机制和如何通过地址总线、数据总线与其他部件交互。学生需要设计存储器的读写过程，确保数据能够正确地存取。 3. **指令结构和执行流程**：设计的模型计算机需包含一套16条指令，指令集应包括不同类型的指令，如数据处理和控制流。学生需要了解指令取指、解码、执行的过程，并能根据指令操作码确定微程序的入口地址。 4. **CPU的微程序控制**：微程序是控制CPU执行指令的一种方法，其中微地址和微指令决定了CPU内部的操作。学生需要为每条指令编写对应的微程序，确定微指令的24个微命令，这通常涉及参考实验指导书中的相关表格。 设计过程中，学生需要遵循以下步骤： - 根据指令码的高4位确定微程序的入口微地址。 - 分析每条指令的功能，定义微程序流程。 - 编写每条指令对应的微指令，设定微控制位信号。 - 逐步实现和测试，每完成一条指令的实现就进行功能和下址顺序的验证。 设计完成后，使用两个测试程序`check_1.asm`和`check_2.asm`来检验模型计算机的正确性。`check_1.asm`测试13条非转移指令，期望结果是寄存器R0到R3显示特定数值，而`check_2.asm`测试3条转移指令，通过观察运行结果来确认模型计算机的控制流是否正确。 这样的课程设计不仅巩固了理论知识，还锻炼了学生的实际操作能力和问题解决技巧，为他们未来在计算机硬件领域的深入研究打下坚实基础。