【计算机组成原理】课程设计是计算机科学教育中的一个重要环节,旨在让学生深入理解计算机硬件系统的基本原理和构造。在这个设计中,学生需要完成基于【基本模型计算机设计】的任务,结合TDN-CM计算机组成原理教学实验系统进行实践操作。 学生需要掌握复杂指令系统计算机(CISC)的微控制器功能与结构特点。微控制器是计算机硬件的核心部分,负责产生控制信号,协调各个硬件组件的运作。在CISC架构中,微控制器通过微指令来控制整个计算机的执行流程,使得复杂的机器指令可以被分解并逐步执行。 熟悉TDN-CM教学实验系统的微指令格式是关键。微指令是构成微程序的基础,它定义了计算机在执行特定操作时所需的控制信号。每个微指令通常包括多个字段,如控制字段、测试字段等,用于指示CPU的各个部件如何协同工作。 设计任务包括编写六条机器指令并对应微程序。这要求学生理解指令集体系结构,能够设计出符合需求的指令,并将其转换为微指令形式,实现从高级指令到低级控制信号的转化。调试这些指令程序在TDN-CM实验系统中运行,以验证其正确性和效率。 此外,学生还需要建立复杂指令系统计算机的整机概念模型。这意味着他们需要从逻辑层面理解计算机的各个组成部分,如运算器、控制器、存储器、输入/输出设备等,以及它们之间的交互方式。这个模型有助于学生形成完整的计算机工作流程概念。 课程设计的时间安排紧凑,从第18周开始,包括原理讲解、分班实验和程序调试等阶段,确保学生有充足的时间进行实践操作和问题解决。 在具体操作上,例如,开关SWA和SWB在微程序控制下用于设定不同的控制台指令。比如,当SWA和SWB均为0时,执行内存读操作;当SWB为0,SWA为1时,执行内存写操作;而当两者均为1时,启动程序运行。微指令格式表和微程序流程图是控制流的核心,它们定义了微指令的结构和执行顺序,而微指令的二进制编码则直接决定了控制信号的具体值。 这个课程设计旨在通过实际操作让学习者深入理解计算机硬件的工作原理,掌握微程序设计方法,以及如何利用这些知识构建和调试基本的计算机模型。通过这样的实践,学生不仅能理论联系实际,还能提高问题解决和系统设计的能力。
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