计算机硬件课程设计--简单模型机设计
计算机组成原理课程设计（模型机）
模型机详细介绍1. 模型机的结构模型机主要由运算器、控制器、存储器、数据总线、输入输出和时序产生器组成，模型机的结构图如图1所示。
图1 模型机结构图（1）运算器。
运算器又由运算逻辑单元、数据暂存器、通用寄存器组成。
在图1模型机的结构图中，ALU、ALU_G和74299组成运算逻辑单元，其中ALU是由2个4位的74LS181串联成8位的运算器，ALU_G是ALU-G 实现用于控制ALU的运算结果的输出，74299用74LS299实现用于对ALU 的运算结果进行移位运算；数据暂存器在图1中由DR1和DR2组成，DR1和DR2都是用74LS273实现，它们用于存储运算器进行运算的两个操作数；通用寄存器在图1中由R0、R1和R2组成，R0、R1和R2都是用74LS374实现，它们用作目的寄存器和源寄存器。
（2）控制器。
控制器由微程序控制器、指令寄存器、地址寄存器和程序计数器组成。
在图1中微程序控制器表示为MControl，它里面存放了指令系统对应的全部微程序，微程序控制器是由微控制存储器和3个138译码器实现（A138、B138和P138），用于产生控制信号来控制各个组件的工作状态；在图1中指令寄存器表示为IR，指令寄存器由一个74LS273实现，用于存放当前正在执行的指令；在图1中地址寄存器表示为AR，地址寄存器由一个74LS273实现，在读取或者写入存储器时用于指明要读取或写入的地址；程序计数器在图1中由PC_G和PC组成，其中PC是由八位二进制同步计数器实现，用于产生程序指针pc的下一个值，PC_G由PC-G实现，用于存储程序的程序指针pc的值。
（3）存储器。
存储器在图1中表示为MEN，存储器用静态随机存储器6116实现，用来存储用户程序和数据。
（4）数据总线。
数据总线用于连接运算器、存储器、输入输出等模块，数据总线由ccp_DataBus实现。
（5）输入输出。
输入输出类似于键盘和显示器。
（6）时序产生器。
第3讲—简单模型机设计(微程序实现)
4、微程序编写
编写程序
MOV1
MOV2 ADD
MOV3
HALT
05#，R0 01#，R1 R0， R1 R1，（FA#）
（2）操作码二进制代码
MOV1：0001
MOV2：0010 ADD ： 0011
MOV3：0100
HALT： 0101
基本字长 8位 7 4 3 2 1 0 指令格式 操作码OP 寻址方式 寄存器号 寻址方式 寄存器号 源操作数
30↓ R0 +R1 →R1 ↓ PC → MAR ↓ JP
40↓ ↓ PC→ MAR G=1 ↓ PC+1→ PC ↓ RAM → MAR ↓ R1→ RAM ↓ PC → MAR ↓ JP
（5）编制微程序
根据指令流程和微指令格式就可以开始编制
微程序。 指令流程中每一个流程对应一条微指令，结 合总体结构框图图1，写出这个流程所对应的 数据通路的控制命令。 例RAM→IR所需的控制命令是MA， ， CPIR并在表3-1中的相应位置填写上“1”， 不需要的命令填写“0”。 另外每一条微指令都要确定下条微指令地址 的生成方式。
图9中的 后继地址形成电路
功能：多路选择器 当JP=1，QJP=0时，Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0 = μIR15 μIR14 μIR13 μIR12 μIR11 μIR10 μIR9 μIR8 当JP=0，QJP=1时，Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0 = IR7 IR6 IR5 IR4 0000 链接时， Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0连接µPC的D7~D0, µPC的RE接高电 平vcc。
操作码OP共4位，最多可定义16条指令。
CPU与简单模型机设计实验
CPU与简单模型机设计实验1.实验目的和背景CPU是计算机的核心部件，负责执行各种运算和指令。
在现代计算机系统中，CPU的设计日益复杂和精密，其中包含了大量的逻辑单元、寄存器、控制器等组件。
本实验旨在通过设计一个简单的模型机，使学生们对CPU的基本原理和运作方式有一个直观的理解，并通过实际操作加深对计算机系统的理解。
2.实验内容和步骤本实验将分为以下几个步骤来完成：1）硬件设计：首先，根据CPU的基本原理和结构，设计一个简单的模型机，包括运算单元、寄存器、控制器等组件。
可以参考经典的冯·诺伊曼结构，根据实际需要添加一些功能模块。
2）指令设计：设计若干简单的指令集，包括算术运算、逻辑运算、跳转等指令。
指令集的设计应考虑到CPU的硬件结构，使其能够有效地执行这些指令。
3）程序编写：编写一些简单的程序，包括对指令集的测试、算术运算、逻辑运算等，以验证CPU的正确性和性能。
4）实验报告：总结实验中的设计过程、实现方法、遇到的问题以及解决方案，对设计的CPU进行性能评估和改进。
3.实验材料和工具1）计算机：用于进行程序编写和模拟实验，可以选择使用现有的模拟器或者在线平台。
2）模型机器材料：包括集成电路芯片、面包板、导线、电阻、电容等，用于搭建实验平台。
3）编程工具：用于程序编写和调试，可以选择使用C语言、Python 等高级语言。
4.实验预期结果和意义通过本次实验，学生们将能够深入了解CPU的基本原理和工作原理，掌握计算机系统的设计和实现方法。
同时，通过实际操作，学生们可以锻炼自己的设计能力、解决问题的能力和团队合作能力。
这对于深入理解计算机科学的理论知识、提高实践能力和培养创新思维具有重要意义。
5.实验总结通过本次实验，我对CPU的工作原理和计算机系统的设计有了更深入的理解，掌握了一定的设计和实现方法。
在实验过程中遇到了一些问题，如指令集设计不够合理、硬件连接错误等，通过团队合作和思考，最终得以解决。
计算机组成原理课程设计-----基本模型机设计与实现
课程设计(论文)任务书软件学院软件（多媒体）专业05级（4）班一、课程设计(论文)题目基本模型机设计与实现二、课程设计(论文)工作自2007 年 6 月 25 日起至 2007 年6 月30日止。
三、课程设计(论文) 地点: 5－301计算机组成原理实验室四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的（1）使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理；（2）培养学生单片机应用系统的设计能力；（3）使学生较熟练地应用电子线路CAD工具完成单片机系统的硬件设计任务；（4）培养学生分析、解决问题的能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。
2．课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）分析所设计系统中各功能模块的工作原理；（2）选用合适的器件（芯片）；（3）提出系统的设计方案（要有系统电气原理图）；（4）对所设计电路进行调试。
2）创新要求：在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善电路性能；对系统进行仿真分析。
3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）毕业论文装订按学校的统一要求完成4）答辩与评分标准：（1）完成原理分析：20分；（2）完成设计过程：30分；（3）完成调试：20分；（4）回答问题：20分。
（5）格式规范性：10分。
5）参考文献：（1）胡越明.《计算机组成与系统结构》电子工业出版社（2）白中英.《计算机组成原理》科学技术出版社（3）/down/42/2006/20061105264.html6）课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料1图书馆组装与调试4实验室撰写论文2图书馆、实验室学生签名：2007年6 月25 日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）设计分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）完成调试（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）回答问题（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（6）考勤是否降等级：是（）、否（）评阅人：职称：助教2007 年7 月1日目录一、课设目的及内容 (1)二、设计的原理 (2)三、二进制微代码表设计 (4)四、机器指令程序 (5)五、线路连接图 (6)六、微程序流程及说明 (11)七、心得体会 (12)八、参考文献 (13)一、课设目的及内容目的：(1)掌握部件单元电路，例如，主存储器单元(MAIN MEN),输入设备单元(INPUT DEVICE),输出设备单元(OUTPUT DEVICE),总线单元(BUS UNIT)等。
计算机组成课程设计模型机
计算机组成课程设计模型机一、课程目标知识目标：1. 让学生理解模型机的硬件组成，掌握各个组件的基本功能和工作原理。
2. 使学生掌握模型机的指令集，了解不同类型的指令及其执行过程。
3. 帮助学生了解计算机系统的层次结构，理解模型机在计算机体系结构中的作用。
技能目标：1. 培养学生运用模型机进行简单程序设计和调试的能力。
2. 提高学生分析计算机硬件组成和性能优化的能力。
3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，如设计简单的模型机程序。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机硬件组成的兴趣，激发他们探索计算机工作原理的欲望。
2. 培养学生的团队合作精神，使他们学会在团队中相互协作、共同解决问题。
3. 增强学生的创新意识，鼓励他们勇于尝试新方法，提高解决问题的能力。
课程性质：本课程为计算机组成原理的实践课程，以模型机为载体，让学生在实际操作中掌握计算机硬件组成和工作原理。
学生特点：学生已具备一定的计算机基础知识和编程能力，对计算机硬件有一定了解，但缺乏实际操作经验。
教学要求：结合学生特点，采用理论与实践相结合的教学方法，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 硬件组成原理：介绍模型机的CPU、内存、I/O设备等硬件组件，讲解各组件的功能和工作原理。
- 教材章节：第3章 计算机硬件组成- 内容列举：CPU结构、内存分类、I/O设备接口等。
2. 指令集与指令执行：讲解模型机的指令集，包括数据传输、算术运算、控制指令等，分析指令的执行过程。
- 教材章节：第4章 计算机指令系统- 内容列举：指令格式、指令执行、指令周期等。
3. 计算机层次结构与模型机：阐述计算机系统的层次结构，介绍模型机在计算机体系结构中的地位和作用。
- 教材章节：第5章 计算机系统层次结构- 内容列举：层次结构原理、模型机的作用、性能评估等。
4. 程序设计与调试：指导学生使用模型机进行简单的程序设计和调试，培养实际操作能力。
简单模型机的微程序设计
微指令000001001110000000001010
执行的操作是：存储器CE有效,存储器读,LDAR,转微地址：0A
微指令000001001010000000001011
执行的操作是：存储器CE有效,存储器读,LDDR1,转微地址：0B
微指令000001110000101000000001
执行的操作是：算术:A,数码管LEDB有效,写LED,ALU→B,转微地址：01
异或指令XOR RD，RS：(RS)异或(RD)→(RD)
四．进度安排
共1.5周11天的时间，具体安排如下：
1~2天：对整个课程设计的内容做详细的讲解，并辅导学生完成课程设计指导书的学习，使其掌握和理解课程设计的核心内容；
3 ~5天：学生在机房学习熟悉课程设计所使用的仿真软件，并深入了解该仿真软件所实现 的模型机的指令系统（原有的5条指令）和微程序设计方法；
6~9天：在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令；
10~11天：根据自己设计的微程序系统写出相应的课程设计实验报告；
五．成绩评定
六．正文
一、模型机的CPU及系统硬件
基本模型机的CPU及系统硬件组成如图1所示
图1 模型机的CPU及系统硬件组成
课程设计报告
模型机课程设计实验教案
模型机课程设计实验教案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解模型机的结构、原理及其在信息技术中的应用。
2. 学生能够掌握模型机的基本指令和编程方法。
3. 学生能够了解模型机在计算机发展史上的地位和作用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成模型机的组装和编程。
2. 学生能够通过实际操作，掌握模型机的运行过程和调试技巧。
3. 学生能够运用模型机解决简单的实际问题，培养创新思维和动手能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习模型机，培养对计算机科学的兴趣和求知欲。
2. 学生在合作完成模型机实验过程中，培养团队协作精神和沟通能力。
3. 学生能够认识到模型机在科技发展中的价值，激发对科技创新的热情。
课程性质：本课程为信息技术学科实验课程，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。
学生特点：本年级学生具备一定的信息技术基础，对计算机科学有一定了解，好奇心强，喜欢动手操作。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探索，提高学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保每位学生都能达到课程目标。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际操作中，提高信息技术素养。
二、教学内容1. 模型机基础知识：- 模型机的定义、发展历程及其在计算机科学中的应用。
- 模型机的硬件结构组成，如控制器、运算器、存储器、输入/输出设备等。
2. 模型机指令与编程：- 模型机的基本指令集，如算术运算指令、逻辑运算指令、数据传输指令等。
- 编程方法，包括汇编语言编程和机器语言编程。
3. 模型机操作与调试：- 模型机的组装方法，包括硬件连接和软件配置。
- 模型机的运行过程，如何执行程序，处理输入/输出数据。
- 调试技巧，如查找程序错误，优化程序性能。
4. 实践案例：- 结合教材案例，进行模型机编程和操作练习。
- 设计实际应用场景，让学生运用模型机解决实际问题。
教学内容安排与进度：第一课时：模型机基础知识学习。
计算机组成原理-简单模型机设计课设
计算机组成原理-简单模型机设计课设在计算机科学领域中，计算机组成原理是一门重要的学科，涉及到计算机系统的各个组成部分和原理。
而在计算机组成原理的学习中，设计一个简单的模型机则是一项非常有益的任务。
本文将会以设计一个简单的模型机为主题，讨论其组成原理和实现技术。
一、引言通过设计一个简单的模型机，我们将能够更深入地理解计算机的工作原理和内部结构。
这个项目旨在模拟计算机的基本组成部分，并能够执行一些基本的指令。
二、模型机的组成1. 中央处理器 (Central Processing Unit, CPU)模型机的中央处理器是整个系统的核心，负责执行指令和控制其他部件的工作。
CPU由运算器、控制器和寄存器组成。
运算器负责进行算术逻辑运算，控制器负责解析和执行指令，而寄存器则用于保存中间结果和控制信息。
2. 存储器 (Memory)存储器是用于存储数据和指令的部件。
在这个简单的模型机中，我们可以使用随机存储器 (Random Access Memory, RAM)来实现。
RAM 能够以快速和随机的方式读写数据，供CPU使用。
3. 输入输出系统 (Input/Output System)为了能够与外部世界进行交互，模型机需要一个输入输出系统。
这可以包括键盘、显示器、磁盘驱动器等外部设备。
输入输出系统负责将数据从外部设备传输到存储器或CPU，并将结果从CPU传输到外部设备。
4. 总线系统 (Bus System)在模型机中，各个部件之间需要进行数据和指令的传输。
总线系统提供了这样的通信渠道，以便不同的部件可以相互通信和交换信息。
三、模型机的工作原理1. 指令的解析和执行当计算机接收到一个指令时，控制器首先进行解析，并确定需要执行的操作。
然后，将指令传递给运算器进行计算或者传送到存储器读取相应的数据。
2. 数据的读写在指令的执行过程中，模型机可能会需要从存储器中读取数据，或者将计算结果写入存储器。
这个过程需要通过总线系统进行数据的传输。
计算机组成原理课程设计报告--简单模型机的微程序设计
计算机组成原理课程设计报告--简单模型机的微程序设计课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理系别：三系学生姓名：龚凯班级：软件2学号：20110311217成绩：指导教师：卞利开课时间：2012-2013 学年二学期一．设计题目简单模型机的微程序设计二．主要内容三．具体要求四．进度安排五．成绩评定正文1.用数据流表示的微程序如图（1）所示。
0 PC-03 D1+D00DR1与RAM->SW 0PC-RAM->BRAM->BR0->DPC-RAM->BR0->BUSPC-RAM->BRAM->BDR1PC->RAM-RSRDRS-RD-RSPC->RAM->BRAM->BR1PC->RAM->BRAM->BPC->RS->DR1求反->RAM-> 0PCBCE有效测试程序：PCB CE 有效 W/R=0 CE 有效ALU 做111122000H:00000000 ;IN R0:（SW）→（R0）01H:00010000 ;ADD R0,0F:（R0）+（0F）→（R0）02H:0000111103H:00100000 ;STA 10,R0:（R0）→（10）04H:0001000005H:00110000 ;OUT 11:（11）→（LED）06H:0001000107H:01000000 ;JMP 12: 12→（PC）08H:0001001009H:01010000 ;NOT RS:(RS)→(RD)0AH:01100000 ;XOR (ADDR1):(ADDR2)→(RD)0BH:000010110CH:000010110DH:00001110 ;MOV RD，RS：(RS)→(RD)0EH:10000000 ;SUB RD，RS：(RS)减(RD)→(RD)0FH:0000000110H:11H:0000011112H:0000001013H:0000001114H:00000100微程序：00:000001011000000100010000 01:000001011110110110000010 02:000001001100000001010000 03:000001001110000000000100 04:000001001011000000000101 05:000001011010001000000110 06:100101011001101000000001 07:000001001110000000001000 08:000001101000001000000001 09:000001001110000000001010 0A:000001001010000000001011 0B:000001110000101000000001 0C:000001001110000000000001 0D:000011011001101000000001 0E:000001001110000000001111 0F:000001001010000000011010 10:000001000001000000000001 11:000001011110110110000011 12:000001011110110110000111 13:00000101111011011000100114:000001011110110110001100 15:000001011010001000001101 16:000001011110110110001110 17:000001011110110110011110 18:000001011001001000000001 19:000001011010001000010110 1A:000001011110110110011011 1B:000001001110000000011100 1C:000001001011000000011101 1D:011011011001101000000001 1E:000001001110000000011111 1F:000001001010000000100000 20:000001011011000000100001 21:101111011001101000000001 22:000001011011010000010111 23:011000011001101000000001总结：经过一个多星期的计算机组成原理课程设计自己收获甚多。
计算机组成原理课程设计模型机实验报告 精品
实践报告计算机组成原理--模型机设计报告作者姓名：专业：计算机科学与技术学号：指导教师：完成日期：年月号******学院计算机工程系摘要“计算机组成原理”是计算机科学与技术系的一门核心专业基础课程，在计算机专业中起了很重要的作用。
课程中分部分介绍了计算机的各个部件，我们有必要将它们组合起来以对计算机有一个整体的认识。
这次课程设计通过对一个简单模型机的设计与实现，是我们对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接有更深的理解。
依次设计计算机的几个部件并进行连接使成为一个完整的模型机。
通过运行和调试，使之正常工作。
关键词：运算器；控制器；存储器；输入输出接口；模型机正文：一、课设目的要求：《计算机组成原理》是一门理论性、实践性均较强的专业基础课，要求学生具有一定的电路分析、指令系统编写能力、软件设计能力。
通过计算机组成原理实践周，要突出《计算机组成原理》理论联系实际的特点，培养实践动手能力。
1.培养学生运用理论知识和技能，构建建立问题逻辑结构，锻炼学生分析解决实际问题的能力。
2.培养学生使用PROTEUS软件分析和设计计算机内部器件的方法和技巧。
3.培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。
4.通过实践设计，要求学生在指导教师的指导下，独立完成设计课题的全部内容，包括：（1）通过调查研究和上机实习，掌握PROTEUS软件的设计和仿真调试技能。
（2）掌握计算机系统的组成结构及其工作原理。
（3）设计实现一个简单计算机的模型机，并能够使用PROTEUS软件进行电路仿真验证二、课设内容：利用所学的计算机结构和工作原理的知识，要求学生独立完成简单计算机的模型机设计，并用PROTEUS软件进行验证。
在分析设计过程中，要求学生养成良好的习惯，学会分析实际问题，并利用所学的知识建立系统的逻辑结构，学会PROTEUS调试技巧和方法，通过逻辑设计和工程设计培养调试硬件电路的实际动手能力。
要求学生掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法；锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障。
计算机组成原理课程设计---——简单模型机的微程序设计
课程设计报告课程名称：计算机组成原理系别：姓名：班级：学号：成绩：指导教师：开课时间：20 -20 学年第学期一．设计题目计算机组成原理课程设计——简单模型机的微程序设计二．主要内容通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：1.计算机的硬件基本组成；2.计算机中机器指令的设计3.计算机中机器指令的执行过程；4.微程序控制器的工作原理。
5.微指令的格式设计原则；在此基础上设计可以运行一些基本机器指令的微程序的设计三．具体要求置数指令 IN 置数开关SW（KD0～KD7）的状态→R0加法指令 ADD R0,，(addr)：(R0)+(addr)→（R0）存数指令 STA R0，（addr）：(R0)→（addr）输出指令 OUT （addr）：(addr)→输出设备"LED"跳转指令 JMP （addr）：addr→PC或指令OR RD，RS：(RS)或(RD)→(RD)新加法指令 NADD (addr1)，(addr2)：(addr1)加(addr2)→(RD)异或指令XOR (addr1)，(addr2)：(addr1)异或(addr2)→(RD)与指令AND RD，RS：(RS)与(RD)→(RD)求反指令 NOT RD：/(RD) →（RD）四．进度安排共1.5周11天的时间，具体安排如下：1~2天：对整个课程设计的内容做详细的讲解，并辅导学生完成课程设计指导书的学习，使其掌握和理解课程设计的核心内容；3 ~5天：学生在机房学习熟悉课程设计所使用的仿真软件，并深入了解该仿真软件所实现的模型机的指令系统（原有的5条指令）和微程序设计方法；6~9天：在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令。
10~11天：根据自己设计的微程序系统写出相应的课程设计实验报告五．成绩评定六. 正文一、模型机的CPU及系统硬件基本模型机的CPU及系统硬件组成如图1所示：图1 模型机的CPU及系统硬件组成各部件的功能及控制信号如下：运算器由算逻部件ALU（8位）、暂存器DR1、DR2及通用寄存器等组成。
简单模型机的微程序设计
简单模型机的微程序设计一．设计题目计算机组成原理课程设计——简单模型机的微程序设计二．主要内容一般地讲，编写微程序可以分成以下几步：1、设计机器的指令格式。
2、对所设计的指令进行分析，画出各指令的用微命令表示的微流程图。
不仅要画出每个对应一条微指令的功能框内的微命令，而且要初步确定该条微指令在控存中的微地址，以便于在设计微程序时确定前一条指令的次地址NA字段和C字段的编码。
在这个过程中，一定要注意P 测试的规则以及指令高四位的编码。
3、根据微流程图的顺序，一个功能框一个功能框地确定各字段的编码，将这些字段组合即可形成一条条的微指令编码。
这些微指令的集合就是可以完成所设计的指令功能的微程序。
当然这样设计的微程序有可能不完全正确，还需要进一步检查修改。
以上几步可以用脑、手、纸、笔即可完成。
4、对设计的微程序进行检查修改。
本模型机可以手动地用开关将微程序输入机器的控存。
为了能将要执行的指令输入主存，在微程序中必须安排一端相应的微程序；为了能检查输入的指令是否正确，也要设计一段微程序。
三. 具体要求 1.通过使用作者开发的微程序分析和设计仿真软件，熟悉介绍的为基本模型机而设计的微程序的执行过程。
必须充分理解并正确解释下些问题：微程序中的微指令的各个字段的作用。
哪些字段是不译码的，哪些字段是直接译码的，哪些字段又可以看成是字段间接编码的。
答：不译码的是S3～B0字段；直接译码的是A、B、C字段；间接编码的是uA6～uA1。
微程序中的微指令是否是顺序执行的，如果不是，那么次地址是如何产生的。
什么情况下，次地址字段才是将要执行的微指令的地址。
答：微程序中的微指令不是顺序执行的。
如果遇到P测试时，则在每一条功能指令执行完后，进行一次P测试，根据P测试跳到下一条机器指令的微地址。
P测试就是根据测试程序的机器指令中的8～5位和微程序的后六位进行或运算来实现分支，此次课程设计的微程序后六位设计为010000，则根据下面各功能的指令设计，IN、ADD、STA、OUT、JMP、MOV、NADD、AND、OR、XOR的入口地址分别为10H、11H、12H、13H、14H、15H、16H、17H、18H、19H。
计算机组成原理课程设计--基本模型机设计与实现
计算机组成原理课程设计一基本模型机设计与实现计算机组成原理课程设课程设计名称：计算机组成原理设计项目名称：基本模型机设计与实现专业：计算机科学与技术班级：计科们5 ________2014年6月13日一、课程设计的教学目的本课程设计的教学目是在掌握计算机系统的组成及内部工作机制，理解计算机各功能部件工作原理的基础上，进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念,在设计实践中提高应用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。
学会微程序的设计方法，进一步掌握微程序控制器的工作原理，并体会设计方案的优劣对性能发挥的重要性,培养科学研究的独立工作和创新能力，取得设计与调试的实践经验。
二、课程设计任务和基本要求本课程设计以TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统为平台设计完成。
1.按给定的数据格式和指令系统，设计一个微程序控制器。
2.设计给定机器指令系统以及微程序流程图, 按微指令格式写出微程序的为指令代码。
3.连接逻辑电路完成启动，测试，编程，测试, 效验和运行，并观测运行过程及结果。
4.将微程序控制器模块与运算器模块，存储器模块联机，组成一台模型计算机。
5.用微程序控制器控制模型机的数据通路。
6.通过在模型机上运行由机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，建立计算机整机的概念，掌握计算机的控制机制。
7.按指定的应用项目进行汇编指令格式及功能设计，并设计相应的机器指令代码，按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序.在PC机上编辑机器指令和微程序, 装载代码到TDN-CM++实验系统并运行，实现应用要求。
三、设计任务及分析:（1）设计任务：从输入设备读取数据X并将其存入以A为间接地址的内存单元，将X与Ro.寄存器中的内容Y执行X㊉J结果送到以B为直接地址的内存单元保存。
（2）分析：A:给Ro寄存器直接置入01H.B:从数据开关给间接地址为OCH的内存单元置数，（03H）.C:给Ro中的内容取反，结果存在Ro中・D:将间接地址OCH中直接地址OEH中的内容(03H)放入DR1中，R。
计算机组成原理课程设计---——简单模型机的微程序设计
计算机组成原理课程设计---——简单模型机的微程序设计课程设计报告课程名称：计算机组成原理系别：姓名：班级：学号：成绩：指导教师：开课时间：20 -20 学年第学期一．设计题目计算机组成原理课程设计——简单模型机的微程序设计二．主要内容通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：1.计算机的硬件基本组成；2.计算机中机器指令的设计3.计算机中机器指令的执行过程；4.微程序控制器的工作原理。
5.微指令的格式设计原则；在此基础上设计可以运行一些基本机器指令的微程序的设计三．具体要求置数指令 IN 置数开关SW（KD0～KD7）的状态→R0加法指令 ADD R0,，(addr)：(R0)+(addr)→（R0）存数指令 STA R0，（addr）：(R0)→（addr）输出指令 OUT （addr）：(addr)→输出设备"LED"跳转指令 JMP （addr）：addr→PC或指令OR RD，RS：(RS)或(RD)→(RD)新加法指令NADD (addr1)，(addr2)：(addr1)加(addr2)→(RD)异或指令XOR (addr1)，(addr2)：(addr1)异或(addr2)→(RD)与指令AND RD，RS：(RS)与(RD)→(RD) 求反指令 NOT RD：/(RD) →（RD）四．进度安排共1.5周11天的时间，具体安排如下： 1~2天：对整个课程设计的内容做详细的讲解，并辅导学生完成课程设计指导书的学习，使其掌握和理解课程设计的核心内容；3 ~5天：学生在机房学习熟悉课程设计所使用的仿真软件，并深入了解该仿真软件所实现的模型机的指令系统（原有的5条指令）和微程序设计方法；6~9天：在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令。
10~11天：根据自己设计的微程序系统写出相应的课程设计实验报告五．成绩评定六. 正文一、模型机的CPU及系统硬件基本模型机的CPU及系统硬件组成如图1所示：图1 模型机的CPU及系统硬件组成各部件的功能及控制信号如下：运算器由算逻部件ALU（8位）、暂存器DR1、DR2及通用寄存器等组成。
第3讲—简单模型机设计(微程序实现)解析
INPUT VCC
OUTPUT
PRN
CLRN inst1
DFF
D6 D Q
INPUT VCC
OUTPUT
PRN
Q6
CLRN inst3
DFF
D5 D Q
INPUT VCC
OUTPUT
PRN
Q5
CLRN inst4
DFF
D4 D
INPUT VCC
PRN
Q
OUTPUT
Q4
CLRN inst5
DFF
D3
操作码OP共4位，最多可定义16条指令。
寻址方式
当寻址方式位为0，是寄存器寻址，操作数在指定的寄存
器中，相应的寄存器号位为0是R0，为1是寄存器 R1； 当寻址方式位为1时，寻址方式位和寄存器号位组合，
10：是立即数寻址，操作数在指令的下一个单元； 11：是直接寻址，操作数地址在指令的下一个单元。
2、 确定总体结构
CPR0 CPR1 CPPC CPIR CPMAR
A B
R0
R1
RE
RAM
A-BUS D-BUS
RB MA RA PB
RD WR
三 态 门
C
图1
寄存器组的设置
R0、R1为通用寄存器，8位。 IR为指令寄存器，8位。 PC程序计数器，8位。 MAR为地址寄存器，8位。
送指令地址
PB
B直传
CPMAR
PC → 选择器B →∑ → Bus → MAR
指令计数器＋1
PB
A加B加1 （A为0） cppc
PC → 选择器B → ∑→ Bus → PC
计算机组成原理-简单模型机设计课设
计算机组成原理-简单模型机设计课设一、引言计算机组成原理是计算机科学与技术专业中的重要课程之一，它涉及计算机硬件和软件的基本原理与结构。
本文将基于计算机组成原理的知识，设计一个简单模型机的课设。
在本课设中，我们将探索计算机的基本组成部分，并实现各个部分之间的协同工作。
二、背景知识1. 模型机概述简单模型机是一种基于计算机组成原理的教学模型，它模拟了计算机的基本组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备等。
通过设计并实现这样一个模型机，可以帮助我们更好地理解计算机的工作原理。
2. 计算机组成原理计算机组成原理研究计算机硬件系统的设计与实现，涉及指令系统设计、存储器系统、总线、输入输出系统以及计算机的组成原理等。
在设计模型机的课设中，我们需要灵活运用这些知识，合理规划各个组成部分的功能和连接方式。
三、设计思路1. 指令系统设计指令系统是计算机的核心，它决定了计算机能够执行的操作。
我们需要设计一个简单的指令系统，包括几个基本指令，例如加法、减法、乘法等。
同时，还需要设计指令的格式和编码方式，确保指令可以被计算机正确解读和执行。
2. 存储器设计存储器是计算机的核心组件之一，用于存储和读取数据和指令。
在模型机的设计中，我们可以选择使用寄存器、随机存储器（RAM）等组件来实现存储器的功能。
同时，我们还需要考虑存储器的容量和访问速度等因素。
3. CPU设计中央处理器是计算机的核心组件，用于执行指令和控制计算机的各个部分。
在模型机的设计中，我们需要设计一个简单的CPU，包括运算单元和控制单元两个部分。
运算单元用于执行指令中的运算操作，而控制单元负责指令的解码和执行控制。
4. 输入输出设备设计输入输出设备用于与计算机进行信息的输入和输出。
在模型机的设计中，我们可以选择键盘、显示屏等常见的输入输出设备。
我们需要设计相应的接口电路，使得计算机能够与这些设备进行数据的交换。
四、设计实现1. 指令系统设计和编码方式根据课设要求和实际需求，我们可以选择基于二进制的指令系统，并设计相应的指令格式和编码方式，确保指令可以被CPU正确解读和执行。
计算机组成原理-简单模型机设计课设
兰州理工大学技术工程学院计算机组成原理课程设计任务书（09级）题目：模型机设计—1学生姓名：学号：班级：计算机科学与技术(2)班指导老师：一、计算机组成原理课程设计题目简介该设计要求学成根据计算机组成原理课程所学知识，设计、开发一套简单的模型就算计。
通过对一个简单计算机的设计，以达到对计算机的基本组成、部件的功能与设计、微程序控制器的设计，微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。
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，建立计算机整体概念，加深计算机时间与空间概念的理解。
二、计算机组成原理课程设计任务1、查阅文献资料，一般在5篇以上；2、以教学实验用模型机为背景，通过调研、分析现有的模型机，建立带有带8位自增、自减指令的整机模型；3、完成系统编程与测试工作；4、撰写设计说明书；5、做好答辩工作。
三、计算机组成原理课设设计的主要内容、功能及指标1、根据任务要求设计整体系统的方案。
2、存储系统：使用模型机的存储模块，说明存储器的输入输出时序，模块连接方式等。
3、运算器：使用模型机的器件，组成带有片间串行进位8位移位运算功能的运算器。
4、微程序控制器模块：使用教学机的系统，设计微程序控制器。
5、设计模型机指令系统：（含设计微指令格式，微程序流程图，每条指令所对应的微程序等）。
指令系统包括下列指令：IN、OUT、STA、LDA、JMP、BZC、CLR、MOV、ADD、SUB、ADC、ADT、INC、DEC、SBT、SBC6、了解并说明教学模型机的输入输出模块。
7、在自己设计的指令系统基础上，编制一个汇编语言小程序并进行调试通过。
8、整机设计分模块进行，说明模块中数据和控制信号的来源、去向、功能、时序、以及模块间数据和控制信号的来源、去向、功能、时序等。
四、完成课程设计报告1、设计题目、设计任务、实验设备与器材；2、整体设计方案，设计原理与内容；3、画出模型机数据通路图；4、画出设计的模型机微程序流程图和微程序；5、说明指令系统的格式；6、说明模块中数据和控制信号的来源、去向、功能、时序、以及模块间数据和控制信号的来源、去向、功能、时序等。
计算机组成原理简单模型机实验
计算机组成原理简单模型机实验计算机组成原理是计算机工程专业一个非常重要的课程，它涉及到计算机硬件的各个方面。
其中，模型机实验是计算机组成原理中的一个非常重要的环节，旨在让学生在实践中深入理解计算机各个部件之间的工作原理。
模型机实验一般采用简单的电路元件模拟计算机的各种功能，例如通过用IC门电路模拟ALU、寄存器、时钟等计算机组成部件，来实现一些实际的计算机操作。
通过实验，学生可以更加深入地掌握计算机组成原理中的各个知识点，理解计算机的底层工作原理。
模型机实验一般分为两个阶段。
第一个阶段是构建模型机，学生需要根据实验指导书上的设计图纸，自己组装一个包含CPU、RAM、ROM 等各种计算机组成部件的模型机。
第二个阶段是操作模型机来完成各种计算机操作，例如实现加法、减法、乘法等运算，实现简单的数据存储和读取等。
在模型机实验中，学生需要深入理解电路原理，熟练掌握计算机组成原理中的各个知识点，例如数据传输、ALU运算、寄存器管理等。
同时，学生还需要具备一定的动手能力和实验技巧，例如熟练使用焊接工具和电路测试仪器，能够快速准确地找出电路中的故障点。
通过模型机实验，不仅可以加深学生对计算机组成原理的理解，同时还能提高学生的动手能力和实验技巧，培养学生的创新精神和独
立思考能力。
因此，模型机实验是计算机组成原理课程中一个非常重要的环节，是学生提高自身能力和素质的重要途径。
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计算机硬件课程设计--简单模型机设计计算机硬件综合课程设计报告简单模型机设计一、设计要求硬件：TDN-CM+计算机组成原理实验系统一台，PC机一台，排线若干，串口线一根。
软件：CMP软件二、设计目的1.通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。
2.通过这次课程设计，建立整机的概念，对程序进行编辑，校验，锻炼理论联系实际的能力。
3.通过本次课程设计熟悉和训练设计思路与实现方法。
4.通过本次课程设计锻炼团队合作的能力和团队问题的解决。
三、设计电路及连线设计电路及连线实验图如下图1-1所示。
图1-1 简单模型机连线图四、设计说明本次课程设计将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。
这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU 从内存中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组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。
本次课程设计采用五条机器指令：IN （输入）、ADD （二进制加法）、STA （存数）、OUT （输出）、JMP （无条件转移），其指令格式如下（前4位为操作码）：助记符 机器指令码 说 明 微程序入口地址IN 0000 0000 “INPUT DEVICE ”中 10的开关状态→R0 0001 0000 ×××× ×××× R0+[addr]→R0 110010 0000 ×××× ×××× R0→[addr] 120011 0000 ×××× ×××× [addr]→BUS 130100 0000 ×××× ×××× addr →PC 14ADDaddrSTA其中，IN 为单字长（8位），其余为双字长，×××× ××××为addr 对应的二进制地址码。
设计数据通路框图如图1-2所示。
微代码定义如表1-1所示。
DR1(74273)DR2(74273)ALU-BR0(74374)AR(74273)PC （74161）MEM （6116）OUTPUT 时序微控器IR （74273）INPUTALU(74181)CE LED-BW/RCESW-B CE CEW/RLDART3PC-BLOADLDPC T4W/RCS0CS1CS2LDIR T3T4LDR0R0-B LDDR 1T4T4LDDR 2CNMS3S2S1S0BUS地址总线数据总线CPUR1(74374)T4LDR1R1-B R2(74374)T4LDR2R2-B图 1-2 数据通路图表1-12423 22 21 20 19 18 17 1615 14 13 12 11 109 8 76 5 4 3 21 S 3 S2 S 1 S0 MC nWEA 9 A8ABC u A 5 u A 4 u A 3 u A 2 u A 1 uA0 A 字段 B 字段C 字段1 5 1413选择0 0 00 0 1 LD DRi0 1 0 LD DR 10 1 1 LD DR 21 0 0 LDI R1 0 1 LO AD1 1 0 LD AR五、设计步骤1.设计微程序流程图，如图1-3所示。
运行微程序010210IN ADD STA OUT JMP 10 11 12 13 14PC →AR PC+1RAM →BUS BUS →IRP(SW →R0PC →AR PC+1PC →AR PC+1PC →AR PC+1PC →AR PC+103 07 1626 0104 15 17 01052506 01060101 控制台RAM →BUS BUS →ARRAM →BUSBUS →DR2R0→D R1 (DR1)+(DR2)→R0 RAM →BUS BUS →ARRAM →BUS BUS →AR RAM→BUS BUS →PCR0→BUS BUS →RAMRAM →BUS BUS →DR1D R1→LED00 八进制微地址20（SWB ,SWA)21 202324 22 0130 27图 1-3 微程序流程图2. 微指令代码化，如下表1-2所示。
表1-2PKWE(KRD(RP(1PC →AR PC+1PC →AR PC+1CSWD →BUS BUS →DR1 RAM →BUS BUS →DR1D R1→RAM D R1→LED微地址S3 S2 S1S0M CnWEA9A8A B CuA5…uA00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 000 000 100 01000 00 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 00001 00 2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 100 000 001 00100 00 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 000 000 00010 00 4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 011 000 000 00010 10 5 0 0 0 0 0 0 0 1 1 010 001 000 00011 00 6 1 0 0 1 0 1 0 1 1 001 101 000 00000 10 7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 000 000 00110 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 001 000 000 00000 11 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 00001 11 2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 00011 11 3 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 00111 01 4 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 01011 01 5 0 0 0 0 0 0 1 0 1 000 001 000 00000 11 6 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 000 000 0011111 7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 010 000 000 01010 12 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 01001 02 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 01010 02 2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 010 000 000 01011 12 3 0 0 0 0 0 0 0 1 1 000 000 000 00000 12 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 010 000 000 01100 02 5 0 0 0 0 0 1 1 1 0 000 101 000 0000012 6 0 0 0 0 0 0 0 0 1 101 000 110 00000 12 7 0 0 0 0 0 1 1 1 0 000 101 000 01000 03 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 000 101 000 01000 13.设计验证程序的内存映像（装入起始地址00H）如下表1-3所示。
表1-3地址（二进制）内容（二进制）助记符说明0000 0000 0000 0000 IN将输入数据送R0寄存器0000 0001 0001 0000 ADD[0AH]R0+[0AH]→R00000 0010 0000 10100000 0011 0010 0000 STA [0BH] R0→[0BH] 0000 0100 0000 10110000 0101 0011 0000 OUT[0BH][0BH]→LED0000 0110 0000 10110000 0111 0100 0000 JMP [08H] 00H→PC 0000 1000 0000 00000000 10010000 1010 0000 0001 输入自定的数据0000 1011 求和结果的存储单元4.建立联机操作文件。
为了从PC机下载工作程序和微程序，需要建立联机操作文件，该文件是普通的文本文件，扩展名为TXT，可用记事本来建立。
源程序如下：$P0000$P0110$P020A$P0320$P040B$P0530$P060B$P0740$P0800$P0A01$M00018110 $M0101ED82 $M0200C048 $M0300E004 $M0400B005 $M0501A206 $M06959A01 $M0700E00D $M08001001 $M0901ED83 $M0A01ED87 $M0B01ED8E $M0C01ED96 $M0D028201 $M0E00E00F $M0F00A015 $M1001ED92 $M1101ED94 $M1200A017 $M13018001 $M14002018$M15070A01$M1600D181$M17070A10$M18068A115.调试、执行程序。
首先打开CMP软件，测试端口是否连接成功，然后装入联机操作文件，接着测试程序，测试值R0=FEH，置数据开关状态11111110，根据提示拨动总清开关CLR（0→1）适时清零。
在调试过程中，出现了一些问题，例如，出现提示窗口，提示源程序第几行错误，经检查原来是数字0写成了字母O；观察数据流通图，有支路不通，就检查该支路的连线，排查错误。
六、设计结果和体会1、设计结果当R0=FEH时，求和结果为FFH，即[0BH]单元中存储值为FFH，LED显示FF。
2、设计体会此次课程设计，让我对计算机的基本组成、简单运算器的数据传送通路组成、存储器RAM 工作特性及数据的读写方法、时序信号发生电路的组成原理、微程序控制器的设计思路和组成原理、微程序的编制、写入过程有了进一步的了解，也让我觉得自己的动手能力有很大的提高；自信心也增强了，在课程设计过程中通过仔细查阅资料解决了遇到的问题，做到了理论与实践相结合，巩固和深化了自己的知识结构，收获颇多。
七、建议课程设计可以体现出团队合作程度，紧密合作加上明确分工，，能够大大地提高设计速度，在动手设计之前，最好将设计所需要的数据，程序准备好，为了判断设计结果是否正确，有必要在准备阶段计算理论值。
仔细分析指令的每一位，以及微程序流程图，理清思路，在设计时做到胸有成竹。
复杂模型机设计一、设计要求硬件：TDN-CM+计算机组成原理实验系统一台，PC机一台，排线若干，串口线一根。