哈尔滨工业大学计算机组成原理：CU微程序设计与实现

本篇文档是哈尔滨工业大学计算机学院计算机组成原理课程的大作业，主题是设计和实现微程序控制单元（CU）。微程序控制单元在计算机体系结构中起着关键作用，它负责解释和执行机器指令，通过预先编写的微程序来控制各个操作步骤。 微程序设计的核心步骤包括以下几个部分： 1. 微操作与节拍安排：对于取指阶段，首先将程序计数器（PC）的内容加载到存储器地址寄存器（MAR），然后读取内存中的指令并存入指令寄存器（IR）。执行阶段的微操作依赖于具体指令，如CLA（清零累加器）、COM（求补）、SHR（右移）、CSL（循环左移）、STP（停止）、ADD（加法）、STA（存储）、LDA（加载）和JMP（跳转）、BAN（条件转移）等，每个指令都有相应的微操作序列和时间安排。 2. 微指令格式：微指令的格式定义了控制信号的分配，包括编码方式、下地址形成以及指令字长。直接编码方式被采用，每个微指令位都对应一个特定的操作或控制功能，例如，第0位控制PC指向MAR，第1位控制数据从1写入寄存器等。通过这种方式，可以灵活地表达复杂的控制逻辑。 3. 细节列举：文档详细列出了每个指令对应的微操作序列，例如，ADD指令涉及多个步骤：先从指令地址获取操作数地址，然后从内存读取数据，接着执行加法运算，最后可能更新累加器或内存位置。这种微程序设计方法使得控制逻辑模块化，易于理解和维护。 这个大作业不仅要求学生深入理解计算机组成原理，还锻炼了他们设计和实现硬件控制逻辑的能力，对于理解计算机内部操作流程，特别是微程序控制器的工作原理具有重要意义。完成这样的项目有助于提升学生的实际操作技能和理论应用能力，对未来的计算机系统设计和优化有着深远的影响。