CISC模型计算机设计与实现：从VHDL到MAX+plus

"这篇文档是关于计算机组成原理的课程设计报告，主要涵盖了设计一个简单的CISC（复杂指令集计算）模型计算机的过程。学生通过VHDL硬件语言在MAX+plus软件上实现该模型，包括数据通路、微程序控制器、指令系统、时序产生器、微程序流程图等关键部分，并编写汇编语言程序进行测试验证。设计内容包括ALU、PSW、多路选择器、寄存器、解码器、程序计数器、ROM、IR、转换逻辑等组件，以及汇编语言的设计和功能仿真测试。该课程设计旨在加深对计算机内部结构的理解，提高实践和问题解决能力。" 本文档详细阐述了一次计算机组成原理的课程设计任务，主题为“简单CISC模型机设计”。设计的目标是使用VHDL语言在MAX+plus II环境下构建一个能运行特定机器语言程序的CISC模型计算机。这个程序的功能是接收包含10个无符号整数的数组，并计算并输出中位数。 在设计过程中，首先设计了数据通路和微程序控制器，这是计算机的核心部分，负责处理数据和执行指令。接着，构建了指令系统，定义了模型机能够执行的各种操作。时序产生器则决定了每个操作的执行时间，确保了指令的正确顺序。微程序流程图用于指导微指令的执行流程，它是控制单元的一部分，负责产生控制信号来协调各个硬件部件。 设计中的具体硬件组件包括：ALU（算术逻辑单元）用于执行基本的算术和逻辑运算，PSW（程序状态字）存储程序运行的状态信息，多个MUX（多路选择器）用于根据需要选择不同的数据路径，以及DECODER（解码器）将控制信号转化为具体的操作。此外，还有PC（程序计数器）用于存储下一条指令的地址，ROM（只读存储器）存储固定的微指令，IR（指令寄存器）保存当前正在执行的指令，CONVERT、FEN2等组件则完成了特定功能，如数据转换和逻辑操作。同时，设计还包括了RAM（随机访问存储器）用于数据存储，以及COUNTER和CROM等其他必要的逻辑单元。 在软件层面，设计者编写了汇编语言程序，将其转换为机器语言，并在模型机上运行以测试设计的正确性。汇编语言设计包括了程序功能描述、编程算法和汇编语言与机器语言的对应关系。通过功能仿真测试，验证了模型机能够正确执行所设计的程序，从而实现了课程设计的目标。 这个课程设计项目不仅巩固了理论知识，还锻炼了学生的实际操作技能和问题解决能力，对理解计算机系统的工作原理具有极大的帮助。