加减法指令的实现课程设计报告

在本设计中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。在各个模块实验中，各模块的控制信号都是由实验者手动模拟产生的。而在真正的实验系统中，模型机的运行是在微程序的控制下，实现特定指令的功能。计算机从内存取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令和与之相匹配的序列来完成，即1条机器指令对应一个微程序。 【计算机组成原理】课程设计报告涉及的是加减法指令在模型机中的实现，这是一个实践性的项目，旨在加深学生对计算机内部工作原理的理解。设计的核心是通过微程序控制器来控制数据通路，使得模型机能够执行特定的加减法操作。 在计算机系统中，微程序控制器是实现指令执行的关键部分。它通过微指令来控制各个硬件部件，如ALU（算术逻辑单元）、寄存器、存储器等，以完成一条机器指令的功能。在实际设计中，每个机器指令对应一个微程序，由一系列微指令组成，这些微指令在一个指令周期内顺序执行，从内存取出指令到指令执行完毕。 设计任务主要包括以下几个方面： 1. **系统分析与设计**：基于所学的计算机组成原理知识，设计一个包含ALU、微程序单元、堆栈、累加器、控制逻辑等基本组件的模型机系统。通过逻辑框图来展示各个组件之间的连接。 2. **指令系统设计**：根据8位数据总线和8位地址总线的限制，设计指令集，包括各种指令类型（如算术/逻辑运算、移位、数据传输、程序跳转、存储器操作等），并考虑不同的寻址方式（直接、寄存器直接、寄存器间接、立即数等）。 3. **微指令格式**：设计24位的微指令，采用全水平不编码纯控制场的格式，确定每一段的长度和含义，比如微操作控制信号S0-S3、M、CN等。 4. **微程序实现**：编写微程序，包括后续微地址的产生方法（可能通过计数器或跳跃机制）以及微程序入口地址的形成。 5. **时序设计**：规划指令执行流程，包括取指、译码、执行和写回等阶段的时间安排，确保整个操作的同步。 6. **程序编写与调试**：使用实验平台的软件，编写源程序，包括加减法指令，进行时序分析，观察累加器A和其他寄存器、存储器的数据变化，以及数据流程。 7. **报告撰写**：整理设计报告，详细记录设计过程、特点、不足之处以及学习的收获和体会。 通过这样的课程设计，学生不仅能够理解计算机指令执行的底层机制，还能掌握微程序设计和控制逻辑的实现，这对于理解计算机系统的整体运作至关重要。此外，实际的编程和调试经验有助于提升学生的实践能力和问题解决能力。