计算机组成原理课设：基本模型机设计与微指令实现

"计算机组成原理课程设计，涉及基本模型机设计与8255并行口扩展，旨在将理论知识与实践相结合，通过微指令和微程序控制器实现指令集，包括算术运算和控制流指令。设计内容涵盖流程图绘制、微指令编写、程序设计以及在实验箱上的模拟验证。课程设计为期三周，参考教材为《计算机组成原理》和实验指导书。" 在计算机科学中，计算机组成原理是理解和设计计算机硬件系统的基础。本次课设主要包含两个部分：基本模型机设计与8255并行口扩展。 1. **基本模型机设计与实现**： - 基本模型机通常是一个简化版的计算机体系结构，用于教授核心概念，如指令系统、运算器、控制器、内存和输入/输出(I/O)。在这个设计中，学生需要定义一套包含IN、OUT、STA、ADD、SUB和RLC指令的指令集，这些都是计算和数据传输的基本操作。 - 学生需要设计微指令，这是计算机执行低级别操作的控制信号序列。微指令控制着计算机内部各个部件的操作，如ALU(算术逻辑单元)的运算、寄存器的读写等。 - 微程序控制器是一种实现控制逻辑的方式，通过存储微指令来控制整个计算机的执行过程。学生需要设计微程序，确保每条机器指令都能正确地转换为一系列微指令。 2. **扩展8255并行口设计**： - 8255是Intel公司的一款可编程并行接口芯片，广泛应用于早期的计算机系统中，提供对外部设备的控制。扩展8255并行口意味着学生需要了解其工作原理，并将其集成到模型机中，以增加外部设备的交互能力。 - 这涉及到配置8255的工作模式，定义输入/输出端口，以及编写相应的控制程序来驱动8255进行数据传输。 课程设计的实施过程包括了从理论到实践的转化，学生需要完成以下步骤： - **流程图绘制**：用图形方式表示指令执行的流程，帮助理解控制信号的产生和传递。 - **编写微指令代码和程序**：根据流程图，设计并编写微指令和对应机器指令的十六进制表示。 - **模拟验证**：将设计的指令和微指令下载到实验箱上，通过实验箱模拟计算机的运行，检查设计的正确性。 这个课程设计不仅要求学生具备计算机组成原理的理论知识，还需要他们具备实际操作和问题解决的能力。通过这样的实践，学生能够更深入地理解计算机系统的工作原理，为将来在计算机硬件设计和系统优化等领域打下坚实的基础。