组成原理课程设计报告

一、课程设计题目 1．基本模型机设计 2．复杂模型机设计 二、课程设计目的 《计算机组成原理》是一门实践性很强的课程，计算机组成和运行机制方面的许多基本概念、基本原理、基本设计和分析方法都需要在实践中进一步加深理解，同时在实践中提高学生的实际应用能力。《计算机组成原理》课程设计是与《计算机组成原理》课堂教学和实验教学同等重要的环节，希望通过课程设计，让学生在学习这门课程的理论和实验基础上，通过模型机的设计和调试，连贯运用计算机组成原理课程学到的知识，建立计算机整机系统的概念，培养学生独立思维意识、提高学生实际动手能力和解决实际问题的能力。 三、主要内容 综合运用所学计算机原理知识，利用TDN-CM++教学实验系统设计并实现简单的模型机。设计总体结构及机器指令、微指令。根据设计的接线图搭好模型机电路，利用设计的指令编写程序并在机器上运行。 四、设计要求 利用模型机指令系统，编写汇编语言程序，分别完成下列功能： （1）将数据输入开关上的数据在LED上显示出来。 （2）编程序完成功能：LED上的数从1以步长1往上递增。 （3）编程序完成功能：S=2+4+6+8+10+……，要求在LED上循环显示结果2、6、0C、……。 计算机组成原理课程设计报告主要涵盖了基本和复杂的模型机设计，旨在深化学生对计算机组成和运行机制的理解，提高他们的实践能力和问题解决能力。设计过程中，学生需要利用TDN-CM++教学实验系统，综合运用计算机原理知识，设计并实现模型机。 在设计中，学生需要考虑以下关键知识点： 1. **模型机设计**：分为基本和复杂模型机两部分。基本模型机设计要求学生构建一个能够执行特定指令集的微型计算机系统，包括数据通路、控制逻辑和存储单元。复杂模型机则可能涉及更高级的功能和优化。 2. **微程序控制**：计算机的控制信号由微程序控制器生成，使得一系列微指令可以完成一条机器指令的执行过程。这种控制方式简化了设计，也提高了灵活性。 3. **指令系统**：设计的模型机使用了五条机器指令，分别是IN（输入）、ADD（加法）、STA（存储）、OUT（输出）和JMP（无条件转移）。每条指令都有固定的操作码，例如IN指令的操作码是0000，而JMP指令的操作码是0100。 4. **数据通路**：设计数据通路框图是关键步骤，它描述了数据在计算机内部如何流动以及如何进行各种操作。数据通路包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器、控制单元等组件，它们共同协同工作以执行指令。 5. **微指令格式**：除了机器指令，微指令也具有特定的格式，它们指示控制部件如何生成必要的控制信号。在设计中，微指令的长度和结构需要与机器指令相匹配。 6. **控制台操作微程序**：为了便于测试和调试，设计了三种控制台操作微程序，包括存储器读（KRD）、写（KWE）和启动程序（RP），这些操作可以通过控制台开关SWB和SWA的不同组合触发。 7. **程序编写**：学生需要使用汇编语言编写程序，以实现特定的功能。例如，程序（1）将输入开关的数据显示在LED上，程序（2）实现LED上的数字递增，程序（3）计算序列和并在LED上循环显示结果。 8. **硬件连接**：学生还需要按照接线图连接模型机的各个部分，确保硬件与软件的协调运作。完成连线后，通过控制开关和微地址清除，启动程序的执行，检查程序的正确性。 通过这个课程设计，学生不仅能深入理解计算机组成原理，还能提升实际操作技能，为未来在IT领域的工作打下坚实的基础。