复杂模型机设计与实现：计算机原理实验分析

"这篇文档是关于广东工业大学网络工程专业学生胡炳雄在计算机组成原理课程中进行的复杂模型机设计与实现的实验报告。实验旨在通过扩展16条机器指令，设计并实现一个更复杂的计算机模型，涵盖算术逻辑、I/O、访问、转移和停机等指令。实验过程中，学生需要将编写好的指令程序加载到存储器，并通过微指令控制存储器执行。实验包含了两次运行的结果记录以及练习操作题，展示了不同指令的执行情况。" 在计算机组成原理的学习中，设计和实现复杂模型机是一项关键任务。这个实验中，学生需要掌握计算机的核心工作原理，包括指令系统、处理器架构和存储层次等方面的知识。以下是相关知识点的详细说明： 1. **指令系统**：实验中扩展了16条机器指令，这些指令包括算术逻辑指令（如ADC）、I/O指令、访问指令、转移指令（如BZC，条件转移指令）和停机指令。这反映了实际计算机中指令集的多样性，用于执行不同的计算和控制任务。 2. **处理器架构**：复杂模型机设计涉及处理器的内部结构，包括ALU（算术逻辑单元）用于执行算术和逻辑运算，控制单元负责解码指令并生成微指令，以及寄存器（如A、B、C）用于临时存储数据。 3. **存储器**：实验中提到了6116存储器用于存放机器指令，而E2PROM2816作为控制存储器，装载微指令。这体现了计算机的内存层次结构，其中高速缓存和主存用于存储数据和程序，而控制存储器则保存微程序，控制CPU的运行。 4. **指令执行流程**：实验中通过输入指令、执行计算、数据传输和条件判断等步骤展示了指令的执行过程。例如，IN指令用于从I/O设备读取数据，ADC执行带进位的加法，MOV用于数据的简单移动，RLC是带进位循环左移，而BZC是基于条件（零标志）的转移。 5. **微指令**：微指令是构成控制存储器的基本单位，它定义了处理器在执行每一步操作时的具体行为。表6.4和6.5展示了微地址和对应的微指令，通过这些微指令，控制单元可以精确地指导计算机硬件执行每一条机器指令。 6. **实验结果分析**：两次运行实验结果记录表展示了不同指令执行后寄存器的状态变化，这有助于理解和验证指令系统的正确性。同时，练习操作题的记录让学生深入理解微地址和微指令之间的关系，以及它们如何驱动计算机的运行。 通过这样的实验，学生不仅能够理论联系实践，加深对计算机组成原理的理解，还能锻炼动手能力和问题解决能力，这对于成为一名合格的IT专业人士至关重要。