计算机组成原理课程设计：微程序控制器与指令系统详解

在本次计算机组成原理课程设计中，一组成员包括汪学航、高申琪和刘陈臣合作完成了一项关于微程序控制器的设计项目。设计的核心目标是构建一个具备基本功能的指令系统，支持数据传送、加减运算和无条件转移，同时采用五种寻址方式：累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址和立即数寻址。 设计的关键部分包括： 1. **指令结构**：设计了24位的控制位，如XRD（外部设备读取）、EMWR/EMRD（程序存储器读写控制）、PCOE（程序计数器地址发送）、EMEN（EM与数据总线的通信控制）、IREN（指令读入）、EINT（中断处理）、ELP（程序跳转控制）、MAREN（地址寄存器值传输）、MAROE（地址总线传输）、OUTEN/STEN（输出/堆栈存取）、RRD/RWR（寄存器读写控制）等，这些控制位共同决定了处理器的不同操作。 2. **寻址方式**：通过不同的组合如X2、X1、X0、WEN、AEN和S2/S1/S0，实现了灵活的寻址和数据操作，如累加器寻址、工作寄存器写入、数据寄存器选择、运算类型选择等。 3. **机器指令集**：设计了IN（输入）、ADD（加法）、STA（存数）、OUT（输出）和JMP（跳跃）等指令，涵盖了数据流的输入输出、算术逻辑运算以及控制流程转移。 4. **微程序控制器设计**：实验涉及到微程序设计，这意味着指令的执行不是由硬连线电路直接完成，而是通过一系列微指令序列来控制，这有助于提高指令系统的灵活性和可扩展性。 在整个设计过程中，汪学航负责微地址分配、控制台操作编码和电路连接，高申琪负责处理特定指令的编写，如IN、ADD、OR和JMP；而刘陈臣则负责新指令NOP的实现、整体调试、关键技术解决、文档整理以及微程序控制器的核心部分。 这个课程设计不仅锻炼了团队成员对计算机硬件体系结构的理解，还提升了他们对指令集架构、寻址方式和程序控制的理解能力，以及实际动手能力和文档编写技巧。通过这个项目，学生们得以深化对计算机组成原理的理论知识与实践应用的结合。