模型机设计与实现：计算机组成原理实践

"计算机设计与实现 - 基本模型机设计与实现" 这篇文档描述的是一个计算机组成原理课程的设计项目，目标是构建一个基本的模型计算机，包括定义和实现5条机器指令，并通过微程序控制来实现指令的执行。项目由中国计量学院信息工程学院的计算机科学与技术专业的学生进行，指导教师是郑文斌。 设计目的主要有两个方面：一是通过组装部件单元电路，构建一个完整的计算机系统；二是设计并调试微程序，以理解和掌握计算机的整体运行概念。 在这个项目中，使用的设备是Dais-CMH+/CMH计算器组成原理教学实验系统，配合实验用扁平线和导线，以及一台电脑。设计原理基于微程序控制，其中微程序控制器负责产生各部件单元的控制信号，执行一条机器指令所需的全部步骤由一系列微指令组成，即一条机器指令对应一个微程序。 设计的五条机器指令包括： 1. IN（输入）：从数据开关读取内容并存储到寄存器R0。 2. ADD（加法）：执行二进制加法，将R0与指定地址的内容相加，结果存储回R0。 3. STA（存数）：将寄存器R0的内容存储到指定地址。 4. OUT（输出）：将指定地址的内容输出到LED显示。 5. JMP（无条件转移）：执行无条件跳转，转移地址到程序计数器PC。 每条指令都有特定的机器指令码，其中IN指令为单字节，其他四条指令为双字节。指令寄存器（IR）用于存储当前指令的代码，其中前3位（IR7~IR5）用作微程序的判别测试字段，可以产生8路分支，每个分支对应一个固定的微地址单元。 完成微程序设计后，需要将每条微指令转换成二进制微代码，形成微代码表，以便计算机能够识别和执行。这个过程涉及到对微程序流程图的详细理解，并将其转化为实际的二进制指令，从而实现模型机的逻辑功能。 这个项目旨在让学生深入理解计算机硬件的工作原理，特别是微程序控制的概念，以及如何通过这种控制方式来实现基本的运算和控制指令。通过这样的实践，学生可以更好地掌握计算机系统的整体架构和指令执行流程。