硬布线控制器设计与调试：ISP技术应用探索

本教学资源旨在帮助学生深入理解计算机系统的核心组成部分——硬布线控制器的设计与调试，同时结合计算机组成原理和计算机系统结构的理论知识。通过实际操作，学生将掌握ISP（在系统编程）技术，熟悉集成开发环境中的设计与调试工具，并提升独立科研和工程实践能力。 教学目标： 1. 深化对计算机系统模块的理解：学生将学习如何综合运用计算机组成原理和计算机系统结构的知识，特别关注硬布线控制器的工作原理和其与其他模块间的交互。硬布线控制器是计算机硬件中的关键部分，它负责产生控制信号以执行指令。 2. 学习并运用ISP技术：学生将学习使用ISP技术进行设计和调试的全过程，包括使用集成开发软件进行设计、模拟调试，并对比传统开发技术的优势。ISP技术允许在不取出芯片的情况下进行编程，大大提高了设计效率和灵活性。 3. 培养实践能力：通过实际的实验设备，如TEC—4计算机组成原理实验系统、示波器、万用表等，学生将进行硬件组装和调试，增强工程设计和实践技能。 实验设备配置： - TEC—4计算机组成原理实验系统 - 双踪示波器 - 直流万用表 - 逻辑测试笔 - 集成电路，数量根据设计方案而定 - 特别使用了一片ISPLS1032 ISP芯片，配合PC机上的设计自动化软件（如ISPEXPERT）进行设计、编程和下载。 设计与调试任务： 学生需完成以下任务： 1. 设计一个基于给定数据格式和指令系统的硬布线控制器控制的模型计算机。 2. 实物组装并调试设计，对微程序控制方案的模型机进行改装。 3. 准备相关设计文档，包括总框图、逻辑模块图、ABEL语言源程序、控制流程图、测试方程、元件排列图、设计说明书和调试报告。 指令系统和格式： 1. 使用12条机器指令的子集，共9条指令，包括加法、减法、乘法、逻辑与、存数、取数和无条件转移等基本操作。 2. 指令格式由R寄存器的选择位和操作码组成，例如ADDR指令用于实现两个寄存器的加法运算，SUB用于减法，MUL用于乘法，AND用于逻辑与，STAR和LDA用于存储和读取内存，JMP用于无条件转移。 通过这个教学过程，学生不仅能掌握硬布线控制器的设计原理，还能体验到实际工程设计中的问题解决和调试过程，从而全面提升其在IT领域的专业素养。