计算机组成原理课设：基本模型机设计与实现

"基本模型机的设计与实现" 本次课程设计主要涉及的是计算机组成原理，旨在让学生通过实际操作理解计算机系统的构成。设计任务是构建一个基本模型机，包括了运算器、存储器和微程序控制器等关键部件，并为这台模型机编写对应的微程序，以实现特定的机器指令集。 一、计算机组成原理基础知识 计算机组成原理是计算机科学的基础，它涵盖了计算机硬件系统的各个组成部分，如运算器、控制器、存储器、输入/输出设备等。其中，运算器负责执行算术和逻辑运算，控制器则负责协调整个计算机系统的工作，而存储器用于暂时或长期保存数据和指令。微程序控制器是一种利用预存的控制信号来控制计算机操作的方法，它的设计涉及到微指令的设计，微指令是构成控制器的基本操作命令。 二、微程序控制器与微指令设计 微程序控制器的工作原理是通过读取存储在控制存储器中的微指令来执行计算机指令。每个机器指令对应一组微指令序列，这些微指令序列定义了指令的执行步骤。设计微指令时，需要考虑其格式、寻址方式以及如何控制计算机的各个部件。 三、模型机的机器指令集 设计的模型机包含了一组基础的机器指令，包括必做指令和选做指令。例如： 1. IN：从DATA UNIT输入数据到寄存器R0。 2. ADD：将R0加上地址为[addr]的内存中的值，结果存回地址为[addr]的内存。 3. SUA：从R0减去地址为[addr]的内存中的值，结果存回地址为[addr]的内存。 4. JMP：跳转到addr指定的地址执行下一条指令。 此外，还有其他如INC、ZER、SEC等指令，以及选做指令如NOT、RAA等，它们分别实现了数值的增加、置零、设置条件标志、逻辑非和按位与等功能。 四、微程序编写与调试 设计完成后，需要为每条机器指令编写对应的微程序，然后在模拟环境下进行调试，确保指令能正确执行并达到预期效果。调试过程包括检查指令执行流程、数据处理的正确性以及异常处理机制等。 五、课程设计目标 课程设计的主要目标是加深学生对计算机硬件系统结构的理解，强化微程序设计和调试能力，以及提升分析和解决问题的能力。通过实际操作，学生能够更好地理解和掌握计算机系统中各组件间的交互以及指令执行的底层机制。 六、课程设计实施 该课程设计在信息工程系的计算机组成原理实验室进行，由王健副教授和李贞教授指导，为期一周。学生需要在规定时间内完成设计任务，并提交设计报告，展示自己的工作成果和学习心得。 总结，这个课程设计项目为学生提供了一个实践计算机组成原理理论的平台，通过设计和实现基本模型机，学生能够深入理解计算机硬件系统的工作原理，为后续的学习和未来的职业生涯打下坚实的基础。