CISC模型课程设计：MAX+plus2实现整数数组分类与操作

本篇文档主要涉及的是计算机组成原理课程设计项目，具体围绕CISC (Complex Instruction Set Computer, 复杂指令集计算机) 模型的构建。选题目标是设计一个能处理包含10个有符号整数的数组M，将其拆分为正数数组P和负数数组N，并输出正数及其个数。开发工具采用MAX+plus2标准版，这是一款广泛应用于硬件描述语言设计的工具。 课程设计的核心内容包括以下几个步骤： 1. **系统整体设计**：首先，设计了一个系统模型，如图1所示，涉及到了多个关键组件，如算术逻辑运算单元(ALU)、程序计数器(PC)、随机访问存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。这些部分的功能在相应的表格中详细列出，比如ALU的功能表和选择器的功能表。 2. **微程序控制器设计**：微程序控制器是CISC架构的关键部分，它包括地址转移逻辑电路、微地址寄存器、微命令寄存器和控制存储器等。微程序控制器的逻辑结构如图2所示，它基于微指令的设计，每个微指令都有特定的格式和功能，如表7中所示的微指令代码表。 3. **指令系统设计**：设计了13条基本指令，遵循特定的指令格式，其中操作码字段占用15-12位，数据采用定点整数补码表示，寄存器字段Rs和Rd分别对应9-8位和11-10位。例如，设计的指令可能包括数据移动、比较、加减等操作。 4. **时序产生器电路设计**：图3展示了时序电路的设计，这是实现指令执行时间序列控制的关键部分。 5. **微程序流程图设计**：这部分详细描述了每个指令执行的步骤，是微程序控制器设计中的核心内容，确保指令的准确执行顺序。 6. **操作控制单元设计**：设计了微指令格式，根据微程序流程图和微指令格式创建微指令代码表，用于控制模型机的实际操作。 7. **硬件编程与验证**：利用VHDL语言编程实现模型机各部件，并进行功能仿真以确保结果符合题目要求。最后，通过汇编语言和机器语言之间的转换，将设计的指令系统应用到实际的模型机中。 这个课程设计项目涵盖了计算机组成原理中的多个关键概念，从系统架构设计到具体指令集设计，再到硬件实现和验证，全面锻炼了学生的实践能力和理论理解。