计算机组成原理课程设计报告.pdf

计算机组成原理是一门深入理解计算机硬件系统构造的学科，它涉及到计算机硬件的各个核心组成部分，如CPU、存储器、输入/输出系统等。本课程设计报告聚焦于微程序设计，这是计算机控制器的一种实现方式，通过预先编写好的微指令序列来控制计算机的内部操作。 微程序设计的关键在于微指令，它是控制器的低级指令，用于指示计算机执行特定的硬件操作。在报告中，主要讨论了以下几个关键知识点： 1. 微指令结构：微指令由多个字段组成，包括不译码字段（如S3～B0）、直接译码字段（如A、B、C）和间接编码字段（如uA6～uA1）。不译码字段通常包含固定的信息，直接译码字段直接对应硬件操作，而间接编码字段则用于更复杂的寻址或控制。 2. 微指令执行顺序：微指令并不总是顺序执行，其执行顺序由微指令中的控制字段决定。当遇到特定条件（如P（1）～P（4）测试）时，会根据当前指令和系统状态生成下一条微指令的地址，实现分支或循环。 3. 分支与冲突解决：微程序通过测试机器指令中的相关位实现分支，为了避免微地址冲突，设计机器指令时需确保每个微指令的微地址唯一且不被其他指令重复使用。 4. 必要的微指令：有几条微指令（如给出的01和02）是所有指令执行时都会用到的，它们通常包含了基本的控制流程，如初始化或结束操作。 5. 内存读写操作：由于读写操作涉及两个独立的步骤（设置读/写状态），因此每次内存访问都需要两条微指令。 6. 寄存器选择：寄存器的选择通常由机器指令的特定字段决定，如R0的选择由指令的2～1位决定。若要使用其他寄存器（如R1或R2），只需改变这些字段的值，而不必修改微程序。 7. 新指令设计：报告中要求添加了五条新的机器指令，如数据传送、减法、异或、求反和新加法。设计这些指令的格式并相应地改写微程序以支持它们的执行。 8. 微流程图：在报告中，应绘制微命令表示的微流程图，以清晰展示微指令序列如何控制计算机执行每条机器指令。 课程设计的进度安排和成绩评定标准也给出了明确的指导，包括前期的学习、软件熟悉、新指令设计和最后的报告编写，这些环节旨在加深学生对计算机组成原理的理解和实践能力。 这个课程设计报告旨在通过微程序设计实践，让学生深入理解计算机的内部工作原理，尤其是如何通过微指令控制计算机的各个部分协同工作，以及如何扩展和优化指令集。这种实践经验对于培养未来的IT专业人才至关重要。