16位微程序控制计算机设计：从原理到实践

本文主要介绍了微程序设计在计算机组成原理课程设计中的应用，涉及16位微程序控制计算机的数据通路、指令编码、微指令格式以及各种指令的微程序设计，还包括了调试过程和实验结果。 一、微程序设计的目的与要求 1. 目的： - 巩固计算机组成原理的理论知识，增强对计算机系统各部件协同工作的理解。 - 掌握微程序设计思想和具体实施步骤。 - 培养独立工作和创新思维的能力，通过实际设计与调试提升实践经验。 - 实现微程序指令的识别和解释过程。 2. 要求： - 复习并应用理论知识，设计包含至少六条指令的指令系统，涵盖不同功能和寻址方式。 - 根据微操作流程和微指令格式编写微程序。 - 在虚拟环境中调试设计的微程序，提供测试方案和程序段。 - 编写课程设计报告。 二、16位微程序控制计算机硬件系统的数据通路 这部分未提供详细内容，通常会包含数据的流动路径、控制信号的产生、算术逻辑单元（ALU）操作等信息。 三、模型机指令编码表 这部分未提供具体内容，但通常会列出各种指令的二进制编码，用于解释指令如何在硬件中表示。 四、模型机微指令格式设计 微指令格式通常包含操作字段、控制字段和其他辅助字段，用于定义微操作和控制信号。 五、微程序设计 1. 取指令指令微程序：获取下一条指令地址，读取指令并将其送入指令寄存器。 2. 取源操作数指令微程序：根据指令寻址方式，获取指令中的源操作数。 3. 取目的操作数：确定指令的目的地址，获取目的操作数。 4. 存目的操作数：执行运算后，将结果存入目的地址。 5. 执行阶段微程序： - 双操作数指令如MOV、ADD、ADDC、SUB、SUBB、AND、OR、XOR、CMP、TEST。 - 单操作数指令如SAR、SHL、SHR、ROL、ROR、RCL、RCR。 - 条件转移指令如JC、JNC、JO、JNO、JZ、JNZ、JS、JNS。 - 单操作数运算指令和无条件转移指令如JMP、INC、DEC、NOT。 - 堆栈指令和子程序调用指令如PUSH、POP、CALL。 六、调试题及实验结果 这里涉及具体的微程序设计实例，例如INC和JMP指令的微程序设计，以及改变内存地址后观察LED指示灯变化的实验。 总结：微程序设计是计算机系统实现的一种方法，通过预定义的微指令序列控制计算机的硬件操作。在课程设计中，学生需要理解微程序设计的基本概念，掌握如何根据指令系统设计微程序，以及如何在虚拟环境中进行调试，从而更好地理解和应用计算机组成原理。