大学计算机组成原理：基本模型机设计与实现

"《大学课程设计组成原理》课程旨在通过实践项目让学生深化理解计算机组成的基础知识。本设计报告以计算机学院的《计算机组成原理》课程为背景，学生需设计并实现一台基于DICE-C2000教学实验系统的基本模型机。设计目标包括巩固单元电路实验技能，构建整机概念，并通过编写和调试五条机器指令（IN、ADD、STA、OUT、JMP）的微程序，理解CPU运算器、系统结构、存储器、指令系统以及I/O系统的工作原理。 课程设计涉及的关键知识点有： 1. CPU运算器原理与结构：学生需要深入理解CPU内部的算术逻辑单元（ALU）和控制单元如何协同工作，进行基本的算术和逻辑运算。 2. 计算机系统结构：涵盖了主板、总线、处理器和其他核心组件的相互连接和功能。 3. 存储器结构：包括主存（RAM）、Cache和外存（硬盘或闪存）的组织和操作。 4. 指令系统结构：如何设计和实现不同类型的机器指令，以及它们在CPU中的执行流程。 5. CPU微程序设计：微指令的设计与执行，如何通过微程序控制器控制数据通路，实现一条机器指令的完整处理过程。 6. I/O系统结构和功能：理解计算机如何与外部设备通信，如输入/输出操作和数据传输。 设计任务包括设计实验原理图，展示各个部件如何通过微程序控制实现功能，以及编写五条机器指令的微程序流程图。在这个过程中，学生会经历从硬件到软件的连接，学习如何根据指令格式解析和执行操作，同时体验指令周期中微指令序列的执行过程。 此外，报告还强调了微程序设计的公用性，特别是在处理'取指'这类通用操作时，需要考虑多个可能的测试条件和分支处理。整个设计过程既锻炼了学生的实践能力，也加深了他们对理论知识的理解和应用，为后续的专业学习打下坚实基础。"