微程序模型计算机设计与QUARTUS II仿真调试

本文档主要探讨了如何设计并调试一台基于微程序控制的模型计算机，以实现对计算机系统各模块原理的理解和工程实践能力的提升。设计目标包括深入理解计算机工作原理，掌握设计和调试步骤，以及培养独立研究能力。 设计任务分为三个关键部分：首先，根据给定的数据格式和指令系统进行计算机设计。数据格式采用8位定点整数补码，最高位为符号位，而指令系统包含5条机器指令，如IN（输入）、ADD（加法）、STA（存储）、OUT（输出）和JMP（无条件跳转），每条指令都有明确的功能描述。 在设计过程中，设计者需要进行详细的器件选择，确定所需器件类型和数量，这包括分析指令的执行周期和操作序列。接着，设计者需绘制总框图（数据通路），明确各逻辑部件间的连接，确保数据和指令能够流畅地在各个部件间传输，并符合技术指标。 具体到微程序控制，设计者需创建微程序控制器逻辑图，展示微程序的流程和控制逻辑。同时，微程序流程图和代码表也是设计的重要组成部分，它们详细记录了微程序的执行过程和对应的指令编码。此外，设计说明书提供了整个设计过程的详细说明，而工作小结则总结了设计和调试的经验教训。 在QUARTUS II环境下的仿真调试是设计的关键环节，它允许设计者在虚拟环境中测试模型计算机的性能，发现并修复可能存在的问题，确保最终设计的正确性和有效性。 整个设计过程强调了理论知识的应用和实践技能的培养，通过实际操作，学生能够深化对计算机系统内部结构的理解，为后续的科研或工程工作打下坚实的基础。