模型计算机设计详解：ALU、微控与自动输入电路

本文档详细介绍了在组成原理课程设计中，构建一台模型计算机的关键组成部分及其工作原理。设计分为三个主要部分：ALU、PC及I/O部分，微控制部分以及自动输入。 1. **ALU、PC及I/O部分**: - **PC（74LS161）**：该部分是程序计数器，负责管理指令执行的顺序。图X-1至图X-3展示了不同阶段的PC结构，包括控制逻辑和数据处理。 - **存储器（6116）**：6116是双列直插式存储器，用于存放程序和数据，通过74LS374寄存器进行数据传输。 - **寄存器（74LS374）**：作为缓冲器，这些器件确保数据的稳定传递，防止信号失真。 - **ALU（74LS181）**：算术逻辑单元，执行基本的算术和逻辑运算，图中的电路图展示了其内部结构和功能。 - **I/O部分**：涉及输入输出接口，包括可能的开关、显示器等外部设备的连接，以便与用户交互。 2. **微控制部分**: - **控制台转移**：通过微命令的控制，实现从一个操作到另一个操作的转移，如图所示，利用3-8译码器进行选择。 - **地址转移**：确保指令在存储器内的有效定位，通过微地址输入和微命令输入实现。 - **微地址输入和微命令输入**：控制微处理器的内部操作，包括程序执行的细粒度控制。 - **微控制输出**：将微指令的结果转换为硬件操作，驱动整个系统的运行。 3. **自动输入**: - **AT89C51**：单片机被用于自动输入代码和微程序，提高调试效率，避免手动拨码的错误。 - **微程序存储写入**：电路图展示如何将代码写入AT89C51的存储器中，通过GPIO控制数据的读写和存储。 - **存储器写入部分**：涉及到主存储器（如6116）的写入操作，通过GPIO控制片选和写入信号。 - **代码部分**：给出的C语言代码片段定义了GPIO的用途，包括片选、数据输入/输出和时序控制。 综上，这个模型计算机设计文档深入地解释了每个部件的功能，以及它们如何协同工作，确保了系统的正常运行和高效调试。通过理解并实现这些组件，学生可以深入掌握组成原理和电路设计的基本概念。