微程序控制简单模型机设计与实现

"该资源是一份关于计算机硬件课程设计的报告，主要介绍了一个简单的模型机设计，包括硬件配置、设计目的、软件需求、指令集、数据通路和微程序控制器的详细说明，以及设计步骤。" 在计算机硬件课程设计中，简单模型机的设计是一个重要的实践环节，它旨在帮助学生深入理解计算机的基础组成、部件设计及其相互连接。在这个设计项目中，使用了TDN-CM+计算机组成原理实验系统，配合PC机和必要的连接线缆，如排线和串口线，来进行硬件搭建。同时，利用CMP软件进行设计和调试工作。 设计的主要目的是让学生通过亲手设计一个简化的计算机模型，强化对计算机理论课程的理解，比如计算机的基本结构、微程序控制器的工作原理，以及如何将理论知识应用于实际操作中。此外，这个过程还能培养学生的整体观念，使他们能够编写、校验程序，并提升理论与实践相结合的能力。团队合作和问题解决能力也是在这个过程中得到锻炼的重要方面。 简单模型机采用五条基本的机器指令，分别是IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）和JMP（无条件转移）。这些指令的操作码被编码在前四位，而IN指令为单字长，其他指令为双字长。微程序控制器负责生成控制信号，实现这些指令的功能，使得指令从取指到执行完毕的完整周期由微指令序列控制。 数据通路设计是模型机的核心部分，图1-2展示了数据通路框图，其中包含各种寄存器和控制逻辑。微代码的定义，如表1-1所示，列出了不同的控制信号及其对应的二进制编码，如LDDRi、LDDR1、LDDR2、LDIR、LOAD、LDAR等，这些控制信号用于协调计算机内部各部件的操作。 设计步骤包括绘制微程序流程图，明确每个指令的执行顺序，以及如何通过微指令控制各个部件。例如，IN指令会读取输入设备的状态并存储在R0寄存器中，ADD指令执行加法运算，STA指令将结果存储到指定地址，OUT指令将数据输出，而JMP指令则进行无条件转移。 总结来说，这个课程设计提供了实践经验，让学生亲手构建一个微型计算机，理解计算机硬件的运作机制，掌握微程序控制器设计，以及数据通路的构建，从而更好地将理论与实践相结合，提升技术技能和团队协作能力。