【简单主机设计，组成原理】
本课程设计的目标是让学生通过实际操作来理解计算机组成原理，设计一个简单的主机，实现基本的运算功能，如取数、读数、加法和送数。这一过程中，学生需要对数据选择器、计数器、运算器、寄存器以及微程序控制器有深入的理解，并能够将这些部件有效地整合起来。
1.1 设计任务
设计任务要求综合运用先前学习的实验单元，构建一个简单计算机，这个计算机应该具备基础的运算能力。设计者需要确保计算机能够执行诸如取数、读数、加法和送数等基本操作。
1.2 设计目的
设计目的是使学生全面了解计算机系统的组成，包括各个部件的设计、连接方式以及微程序的编写和调试过程。通过这个项目，学生可以得到一个综合性和实践性的学习体验。
1.3 设计概要
- **数据通路**：数据通路是计算机设计的关键部分，通常以总线为基础，以CPU为核心。在这个设计中，实验室的仿真模型机的数据通路采用了这样的架构。
- **系统结构**：机器指令被存储在3#RAM中，用作内存。指令的执行顺序由程序计数器（PC）和地址寄存器（MAR）控制。2#RAM和1#RAM用作控制存储器，存储微指令。微指令由高八位和低八位组成，分别存储在2#RAM和1#RAM中。
在后续地址的形成方式上，有三种情况：
- 当μIR2μIR1μIR0为001时，按照顺序执行下一条微指令（μPC+1）。
- 当μIR2μIR1μIR0为010时，执行无条件转移（JP），转移地址由μIR15-8提供。
- 当μIR2μIR1μIR0为011时，根据机器指令的操作码进行转移（QJP）。由于简化处理，μIR15-8均设为0，表示跳转到指令寄存器的00入口，即取指令入口。
为了确保指令从第一条开始顺序执行，需要在操作前按下复位键，清零微指令计数器μPC、机器指令计数器PC以及内存地址寄存器的内容。第一条微指令的地址为00，执行的操作是RAM→IR，即从内存中取出指令并放入机器指令寄存器。地址寄存器内容为00，因此在3#RAM的00地址中取出的指令是MOV1（18）。取出指令后，PC+1→PC，准备取下一条内存内容。再次按下单脉冲键执行QJP和按操作码转移，此时指令寄存器中的操作码为0001，因此转移后的高四位是0001，低四位是全零0000，形成后继地址逻辑输出0001 0000。
在设计过程中，学生需要考虑如何合理布局硬件电路，实现硬布线控制，同时编写微指令，使得计算机能够正确执行预设的指令序列。这个设计项目不仅锻炼了学生的动手能力，也强化了他们对计算机底层工作原理的理解。通过这样的实践，学生能够更好地掌握计算机组成原理中的核心概念，为进一步学习和研究计算机系统打下坚实的基础。
