8位模型机设计：单总线，微程序控制，直接寻址

"本报告主要介绍了8位模型计算机的设计，采用单总线结构，微程序控制方式，并采用直接寻址。设计中涉及的寄存器包括程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、通用寄存器（R）、存储数据寄存器（MDR）和存储地址寄存器（MAR）。设计者详细阐述了从选择开发工具、指令系统设计到微程序控制流程的全过程，包括VHDL程序代码的编写和仿真调试。" 在计算机组成原理课程设计中，目标是让学生通过实际操作理解计算机设计的核心原理，这包括了设计机器指令系统，编写程序并在模型机上运行。开发工具选择了QUARTUS 5.0，用于编写和调试VHDL程序，这是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的逻辑功能。 设计的模型计算机基于单总线架构，这意味着所有数据和控制信号共享同一条总线，简化了硬件设计，但可能降低了系统速度。控制方式为微程序控制，意味着通过微指令来实现复杂的操作。微指令由一系列控制信号组成，每条机器指令通常由多条微指令构成的微程序来执行。微程序控制过程包括：取指令、根据指令操作码形成微地址、执行微指令并返回取指阶段。 指令系统设计方面，选择了定长的8位指令格式，直接寻址方式使得指令可以直接指向存储器中的数据。指令集包括了加载（load）、加法（add）、减法（sub）、按位与（and1）、跳转（jmp）、增量（inc）和左移（shl）等基本操作。此外，还定义了寄存器标志位，如0表示累加器（ACC），1表示通用寄存器（R）。 模型机框图设计、微指令格式、微程序流程图和VHDL程序代码部分详细描述了各个组件如何交互和控制流程的执行。调试仿真阶段则验证了设计的正确性，确保在模型计算机上能正确执行预设的指令序列。 最后，课程设计回顾总结对整个设计过程进行了反思，强调了设计过程中遇到的问题、解决方法以及个人收获，为未来从事计算机研制与设计工作奠定了基础。这种实践经验不仅巩固了理论知识，也提升了实际操作和问题解决能力。