计算机组成原理课程设计论文----模型机设计与实现

《计算机组成原理课程设计论文——模型机设计与实现》 计算机组成原理是计算机科学与技术专业的重要课程，其课程设计旨在让学生深入理解计算机系统的内部结构和工作原理。本设计论文的核心任务是构建一个基本的模型计算机，通过设计与实现五条机器指令，包括IN（输入）、ADD（加法）、STA（存储）、OUT（输出）、JMP（无条件转移），从而让学生掌握计算机硬件和软件的交互机制。 设计目标分为两部分：一是基于部件单元电路实验的基础，构建一个完整的模型计算机系统；二是为这五条指令编写微程序，并通过上机调试，理解和掌握计算机的整机概念。这个过程不仅涉及硬件层面，也涵盖了微程序控制的概念，使得控制信号能够自动产生，以实现特定的指令功能。 在具体实现中，使用了Dais-CMH+/CMH计算器组成原理教学实验系统，配合必要的连接线和电脑，构成实验平台。微程序控制器是实现指令控制的关键，它通过微指令序列来完成一条机器指令的执行过程。例如，IN指令仅需一个字节，而其他指令如ADD、STA等则需要两个字节，它们的操作码和地址码字段通过译码进行操作识别。 数据通路的设计是一个复杂的过程，它涉及到指令寄存器(IR)、控制单元、运算单元、存储单元以及输入/输出设备等多个部分的交互。指令寄存器保存当前执行的指令，操作码的测试字段（如P(1)）用于识别指令类型，进而决定执行的微程序。在模型机中，二进制代码开关作为输入设备，LED块作为输出设备，两者都与数据总线直接相连，实现数据的输入和输出。 微程序流程图描述了指令执行的详细步骤，每个微指令由8位微地址和8位数据组成，包括各种控制信号，如读写控制、算术逻辑单元控制等。微程序部分的代码化和注释有助于理解和调试。程序部分和微程序部分的格式也有明确的规定，如8位地址和8位数据的结构，以及注释内容的添加，方便阅读和理解。 实现流程图展示了整个设计过程的步骤，从指令的读取到计算、存储和转移，再到最后的结果输出，整个流程清晰明了。此外，程序的执行依赖于P2、P1等选择测试字，通过这些选择字，可以判断微指令并执行相应的操作。 计算机组成原理课程设计的模型机设计与实现，是一个综合性的实践项目，涵盖了计算机硬件设计、微程序控制、数据通路构建和指令执行流程等多个方面，对于提升学生的理论联系实际能力具有重要作用。通过这样的设计，学生不仅能掌握计算机基础理论，还能具备一定的硬件设计和系统调试能力。