计算机组成原理：简单模型机微程序设计报告

"这篇文档是关于简单模型机的微程序设计的课程设计报告，涵盖了微程序的基本概念、设计原则以及如何扩展机器指令集。学生需要理解微指令的字段作用、执行流程、微程序中的控制流、内存操作以及如何处理指令冲突等问题。此外，还需要在原有指令集的基础上增加新的机器指令，如或、减法、异或、与和求反，并设计相应的微程序。课程设计要求包括撰写报告、绘制微流程图以及详细解释设计思路。整个设计过程预计耗时1.5周，前两天主要是理论学习和软件熟悉，后续时间用于实际设计工作。" 在微程序设计中，微指令是构成微程序的基础单元，它定义了计算机硬件在执行每一步操作时的具体行为。微指令通常包含多个字段，例如操作码字段、地址字段等。操作码字段指示微操作，而地址字段则指明数据或控制信号的来源。有些字段可能不需要译码，直接作为控制信号；有些字段则通过译码产生控制信号；还有些字段可能通过字段间接编码方式来选择不同的操作。 微程序设计中，微指令并不总是顺序执行，而是根据控制字段决定执行路径。次地址的产生可以基于当前微指令的某个字段，用于跳转到下一个微指令的地址。在设计机器指令时，需要考虑如何避免微地址冲突，尤其是在分支和跳跃指令中。 实现分支通常涉及到条件字段，微指令根据该字段的值决定是否改变微地址序列。设计者需要确保所有指令都能在微程序中找到对应的操作，比如读写内存、执行算术逻辑运算等。对于连续的微地址，它们通常遵循一定的布局原则，以简化地址计算。 在读写内存时，由于通常涉及两个步骤（如先取数据再写数据），因此需要两条微指令。机器指令中指定的寄存器如R0，其选择通常由指令的某些位决定。如果要使用R1或R2，可能需要修改微程序以适应新指令，但不一定需要修改原始机器指令，这取决于微程序的设计。 新增加的机器指令如ORRD、SUBRD、XOR、ANDRD和NOTRD，分别实现了逻辑或、减法、异或、逻辑与和求反操作。设计这些指令时，需要考虑如何在原有微程序基础上进行扩展，同时避免微地址冲突，确保新指令的正确执行。 最后，课程设计报告需要详细阐述设计思路，包括如何实现指令分支、微指令地址的重新安排、微指令编码的设计，以及绘制和解释微流程图。整个设计进度需按照1.5周的时间表进行，前期侧重理论学习和软件熟悉，后期专注于实际设计工作。