哈尔滨理工大学生设计：COP模型机指令系统详解及微程序控制器实现

本篇文档是哈尔滨理工大学计算机14-3班学生宋娟在2016年进行的计算机组成原理课程设计，主题为"简单模型机的设计"。设计目标是创建一个具备基本功能的指令系统，能执行数据传送、加减运算和无条件转移，支持累加器寻址、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等多种寻址方式。设计的核心是COP2000模型机的微程序控制器，其微指令格式占据24位，主要负责操作控制。 模型机的整体结构图是设计中的重要组成部分，它展示了机器的基本架构。COP2000模型机的指令设计独特，最低两位IR0和IR1用于寻址R0到R3这四个寄存器，而IR2和IR3则与程序状态信号ELP（执行许可）和Cy、Z一起控制程序计数器PC（程序指针）的更新。只有在ELP为0且满足特定条件（如IR2和IR3的状态组合）时，PC才会被预置，从而决定指令的执行流程。 设计任务还涉及到指令集的划分，包括算术运算、逻辑运算、移位、数据传输、跳转、中断返回和输入/输出等指令类别。其中，算术指令如ADDA、SUBA等用于数值计算，数据传输指令如MOVA用于数据在不同存储单元之间的移动，而JMPMM用于实现程序的跳跃。 模型机的微程序控制器是整个系统的关键，它的设计决定了指令的执行效率和灵活性。COP2000微指令系统的复杂性体现在其操作控制字段，这些字段编码了执行操作的具体细节，如数据源、目的地和操作结果的存储位置等。 在整个设计过程中，学生需深入理解并掌握微程序控制器的工作原理，通过实验实现指令系统的特性和功能。调试过程中可能遇到的问题及解决方法也是设计的一部分，这有助于检验理论知识在实践中的应用。 这项课程设计不仅要求学生具备扎实的计算机组成原理知识，还要具备实际操作和问题解决的能力，是对理论学习和实践操作能力的双重考验。