计算机组成原理：加减法指令实现的模型机设计

"组成原理 加减法指令的实现" 这篇报告是关于计算机组成原理课程设计的一个项目，旨在实现基本模型机中的加减法指令。学生邓新旭在陆丽萍老师的指导下，通过理论与实践结合的方式，运用所学的计算机组成原理知识来完成这个任务。设计目标包括理解并构建一个完整的模型机系统，其中涵盖了指令系统设计、微程序设计、时序设计以及程序的执行流程。 首先，设计者需要明确模型机的逻辑框图，这涉及到模型机各个组件的布局和相互连接，如运算器、指令部件、堆栈寄存器、存储器、总线、微程序控制器、时序系统和监控模块。这些模块共同构成了计算机的基础架构，使得指令能够被正确解析和执行。 接下来，设计指令系统是关键步骤，需要确定指令集的结构和格式。这可能包括操作码、寻址模式和数据字段等组成部分，以支持加减法指令的表示。例如，可能有ADD（加法）和SUB（减法）指令，它们需要能处理不同类型的运算对象，如寄存器、内存地址或立即数。 微程序设计涉及微指令格式的定义，它决定了控制单元如何产生控制信号来协调整个机器的操作。微指令通常包括操作字段、条件字段和后续微地址字段，后者用于指向下一条要执行的微指令。微程序的入口地址通常是通过解码指令操作码来形成的。 时序设计则关乎到机器内部各部分操作的时间同步，包括时钟周期、节拍电位和各种定时信号的产生，确保指令执行的有序进行。加减法指令的执行过程中，必须考虑到数据读取、运算、结果写回和状态标志更新等各个阶段的时序安排。 指令执行流程描述了从指令取出到执行完毕的完整步骤，通常包括取指、译码、执行和写回结果。在这个过程中，累加器A和其他相关寄存器的状态会随着加减法的进行而变化，同时存储器可能涉及数据的读写操作。 在使用HKCPT软件时，学生需要了解联机和脱机两种工作模式。联机模式下，可以直接在运行的系统中调试程序；脱机模式则可能涉及离线编译和模拟执行。对于加减法指令，需要分析其时序，观察和记录累加器A、寄存器和存储器的数据变化，以及数据流经系统的路径。 最后，课程设计总结部分，学生将反思设计特点、存在的问题，分享学习收获和体验，这对于提升理论知识与实践技能的融合至关重要。 整个设计过程不仅加深了对计算机硬件结构的理解，也锻炼了问题解决和系统设计的能力。通过这个项目，邓新旭将能够更全面地把握计算机系统的工作原理，为未来深入学习和工作打下坚实基础。