计算机组成原理课程设计：模型计算机设计与实现

"计算机组成原理课程设计，涉及模型计算机的设计与实现，包括数据格式、指令系统以及微程序控制。" 在计算机组成原理的课程设计中，学生通常会被要求设计一个模型计算机，以此来深入理解计算机系统的各个组件如何协同工作。这个设计项目旨在让学生融会贯通教材中的知识，通过实际操作加强计算机系统原理的理解，同时提升独立研究和工程设计的能力。 设计目标主要分为两部分：首先，根据预设的数据格式和指令系统设计一台微程序控制的模型计算机；其次，利用特定的软件工具，如QUARTUSII，进行仿真调试，并完成相关设计文档。设计文档应包含总框图、微程序控制器逻辑图、微程序流程图、微程序代码表、设计说明书以及工作小结，这些文件对于理解和复现设计过程至关重要。 数据格式在此设计中采用8位定点整数补码表示，最高位作为符号位，其余位代表数值。这种表示法允许负数和正数的表示，并且可以进行基本的算术运算。 指令系统则包括五种基本指令：IN、ADD、STA、OUT和JMP。IN指令用于从数据开关获取8位数据并存入R0寄存器；ADD指令执行两个数的加法操作，其中一个数来自R0寄存器，另一个数来自内存的指定地址；STA指令将R0寄存器的值存入内存的指定位置；OUT指令读取内存指定地址的数据并显示在数据总线上；JMP指令实现无条件的程序跳转到内存的指定地址。 设计原理通常会涉及总框图，它展示了计算机的主要组成部分，如CPU、内存、输入/输出设备等之间的关系。微程序控制器逻辑图和微程序流程图则揭示了控制单元如何通过微指令来协调整个计算机的操作。微程序代码表列出了每一条机器指令对应的微指令序列，而设计说明书则详细解释了设计过程和技术细节。 这个课程设计项目是一个综合性的实践任务，它不仅要求理论知识的运用，还要求动手能力和问题解决技巧，这对于计算机科学与技术专业的学生来说是一次宝贵的体验。通过这样的设计，学生能够更深入地理解计算机硬件的工作原理，为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。