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-模型计算机的设计与实现
模型计算机的设计与实现目录1、设计目的 (1)2、设计内容 (2)3、设计要求 (2)4、数据格式与指令系统 (2)4.1 数据格式 (2)4.2指令系统 (3)5、设计原理与电路图 (3)5.1总的逻辑框图： (3)5.2指令的具体分析 (4)6、微程序流程图、代码表 (5)6.1 微程序流程图： (5)6.2微指令分析 (5)7、系统调试情况 (6)8、参考文献 (6)1、设计目的1. 融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，加深计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。
2. 学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和调试的实践和经验。
2、设计内容1. 根据给定的数据格式和指令系统，设计一台微程序控制的模型计算机。
2. 根据设计图，在QUARTUS II环境下仿真调试成功。
3. 在调试成功的基础上，整理出设计图纸和相关文件，包括：（1）总框图（数据通路图）；（2）微程序控制器逻辑图；（3）微程序流程图；（4）微程序代码表；（5）设计说明书及工作小结。
3、设计要求（1）对指令系统中的各条指令进行分析，得出所需要的占领周期与操作序列，以便确定各器件的类型和数量；（2）设计总框图草图，进行各逻辑部件之间的互相连接，即初步确定数据通路，使得由指令系统所要求的数据通路都能实现，并满足技术指标的要求；（3）检查全部指令周期的操作序列，确定所需要的控制点和控制信号；（4）检查所设计的数据通路，尽可能降低成本，简化线路，优化性能。
以上过程可以反复进行，以便得到一个较好的方案。
4、数据格式与指令系统4.1 数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法，字长8位，其中最高位为符号位，其格式如下：4.2指令系统本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下：IN指令为单字长（字长为8bits）指令，其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。
基本模型机设计与实现.
课程设计课程名称：计算机组成原理设计题目：基本模型机设计与实现学院：信息工程与自动化专业：计算机科学与技术年级：学生姓名：指导教师：王海瑞日期：教务处制课程设计任务书信息工程与自动化学院计算机专业年级学生姓名：课程设计题目：基本模型机设计与实现课程设计主要内容：利用所学过的理论知识，特别是微程序设计的思想，写出要设计的指令系统的微程序。
将所设计的微程序在计算机组成原理教学实验系统环境中进行测试，并给出测试思路和具体程序段。
最后撰写出符合要求的课程设计报告。
首先要确定所设计计算机的功能和用途，设计中根据功能和用途确定指令系统，数据的表示格式，位数，指令的编码，类型，需要设计那些指令和寻址方式。
确定相对应指令所包含的微操作以及总体结构设计之间的数据通路结构，在此基础上，就可以拟出各种信息传输路径，以及实现这些传输所需要的微指令。
设计指导教师（签字）：教学基层组织负责人（签字）：年月日目录一、基本模型机的设计,,,,,,,,,,,,,,,, 41、程序设计目的,,,,,,,,,,,,,,,, 42、程序设计任务和基本要求,,,,,,,,,,,, 43、实验原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 5二、实验内容及步骤,,,,,,,,,,,,,,,81.实验内容,,,,,,,,,,,,,,,,,,,82.实验步骤,,,,,,,,,,,,,,,,,103.实验情况及记录,,,,,,,,,,,,,,,14三、总结体会,,,,,,,,,,,,,,,,,,15四、参考文献,,,,,,,,,,,,,,,,,,16一、基本模型机的设计1、程序设计目的（1）掌握计算机系统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，深入掌握信息流和控制信息流的流动过程，（2）加深计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念，培养开发和调试计算机的技能。
（3）再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。
基本模型机的设计与实现实验报告
基本模型机的设计与实现实验报告本文将围绕“基本模型机的设计与实现实验报告”进行分析和阐述。
基本模型机的设计与实现是计算机系统课程中的重点内容，是学生理解计算机系统的核心；设计和实现基本模型机需要学生掌握计算机组成原理的基本知识，能够编写汇编语言程序和理解存储器层次结构等相关概念。
一、实验目的本次计算机系统实验的目的是掌握CPU的设计与实现，以及理解汇编语言的底层执行过程。
通过本次实验，学生可以深入了解计算机系统的基本组成部分，从而提高对计算机实现原理的认识和理解。
二、实验中设计与实现模型机的步骤1、确定模型机性能要求根据实验要求，我们需要设计出一个能够运行汇编语言程序的模型机。
此时，我们需要确定模型机的性能需求，如运行速度、存储容量和输入输出设备等方面。
2、设计和实现CPU在模型机中，CPU是核心部件，所以首先需要设计和实现CPU。
CPU需要包括寄存器、算术逻辑单元、控制器和取指令等组成部分。
由于我们使用的是逻辑电路实现，所以需要进行逻辑门设计，采用Verilog语言来实现。
3、设计和实现存储器存储器是CPU所需的重要组成部分之一，我们需要为CPU设计实现一套存储器，包括RAM和ROM两部分，其中RAM用于存储数据，ROM用于存储指令。
4、设计和实现输入输出设备在模型机中，输入输出设备也是必不可少的部分。
我们需要设计并实现一套输入输出设备，用于用户输入指令和数据，以及模型机输出结果。
5、编写汇编程序在完成模型机的设计和实现后，我们需要编写汇编程序来测试模型机的功能是否正常。
我们可以编写一些简单的汇编程序来测试模型机的运行速度和结果准确性。
三、实验结果与分析经过实验，我们成功地设计并实现了一套基本模型机，并编写了一些简单的汇编程序进行测试。
模型机具有较高的运行速度和存储容量，并且可以实现输入输出设备的基本功能。
同时，我们也发现了一些问题，如指令与数据存储的冲突等，需要进一步改进。
在完成实验过程中，我们深刻理解了计算机系统的结构和运作原理，提高了对计算机系统的认识和理解能力。
基本模型机的设计与实现 计算机组成实验教程
基本模型机的设计与实现计算机组成实验教程
基本模型机的设计与实现是计算机组成实验教程的重要部分，以下是基本步骤：
1. 确定设计目标：首先，需要明确模型机的设计目标。
这可能包括理解计算机的基本组成，掌握部件之间的交互，以及理解计算机的控制原理和过程。
2. 选择实验设备：根据实验需求，选择适合的实验设备。
例如，可以选择一个具有微程序控制功能的实验系统，如Dais-CMX16+计算机组成原理教学实验系统。
3. 设计实验方案：根据实验目标和设备，设计具体的实验方案。
这可能包括如何将各个部件组合在一起，如何通过微程序控制器来控制数据通道，以及如何编写和调试机器指令等。
4. 实施实验：按照实验方案进行操作，并记录实验过程和结果。
这可能包括连接实验线路，编写和调试程序，以及在模型计算机上运行和测试程序等。
5. 分析实验结果：对实验结果进行分析，并与预期结果进行比较。
如果实验结果不符合预期，需要找出原因并修正实验方案。
6. 撰写实验报告：最后，需要撰写实验报告，总结实验过程、方法和结果，并讨论可能的改进和扩展。
以上步骤仅供参考，建议查阅计算机组成实验教程或者咨询专业人士获取更多帮助。
基本模型机设计与实现
基本模型机设计与实现
基本模型机是一种计算机系统的设计与实现方法，它包括计算机硬件的设计和基本指令集的设计。
基本模型机的设计思路是将计算机系统抽象为多个功能模块，每个模块负责执行特定的任务。
这些功能模块包括中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出系统等。
基本模型机的CPU是计算机的核心，负责执行指令和进行算
术逻辑运算。
CPU由控制器和运算器组成。
控制器负责指令
的解码和执行，运算器负责算术逻辑运算的执行。
控制器和运算器之间通过数据通路进行数据传输。
存储器用于存储程序和数据，包括主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机的内部存储器，用于存储正在执行的程序和数据。
辅助存储器如硬盘和光盘用于长期存储程序和数据。
输入输出系统用于与用户进行交互和与外部设备进行数据传输。
输入设备如键盘和鼠标，输出设备如显示器和打印机。
基本模型机的指令集是计算机的操作指令集合，包括数据传输指令、算术逻辑运算指令、控制指令等。
每个指令由操作码和操作数组成，操作码表示指令的类型，操作数表示指令的操作对象。
基本模型机的实现可以通过电路设计和编程实现。
电路设计包括逻辑门电路的设计和电路连接的设计。
编程可以使用低级语
言如汇编语言或高级语言如C语言进行。
基本模型机的设计与实现需要考虑诸多因素，如性能、可靠性、成本等。
设计者需要在这些因素之间做出权衡，以实现一个满足需求的计算机系统。
计算机组成原理课程设计——模型计算机的设计与实现
---------计算机组成原理课程设计报告书课题名模型计算机的设计与实现班级姓名学号指导教师日期 2012.6.18～ 2012.6.21一、设计目的1、融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，经阿什计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。
2、学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和调试的实践和经验。
二、设计内容1、根据给定的数据格式和指令系统，设计一台微程序控制的模型计算机。
2、根据设计图，在QUARTUS II环境下仿真调试成功。
3、在调试成功的基础上，整理出设计图纸和相关文件，包括：（1）总框图（数据通路图）；（2）微程序控制器逻辑图；（3）微程序流程图；（4）微程序代码表；（5）设计说明书；（6）工作小结。
三、数据格式与指令系统1、数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法，字长8位，其中最高位为符号位，其格式如下：7 6 5 4 3 2 12、指令格式本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下：7 6 5 4 3 2 1 0INADDSTAOUTJMPIN指令为单字长（字长为8bits）指令，其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。
ADD指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为A的数相加，结果存放在R0寄存器中。
STA指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器中的内容存储到以第二个字为地址的内存单元中。
OUT指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将内存中以第二个字为地址的内存单元中的数据读出到数据总线，显示之。
JMP指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是程序无条件转移到第二个字指定的内存单元地址。
四．设计原理与电路图原理图按照原理图，完成模型机的数据通路的编辑、编译以及波形仿真工作。
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。
计算机组成原理课程设计(基本模型机的设计与实现(第1组))
沈阳工程学院课程设计设计题目：基本模型机的设计与实现（第1组）系别信息工程系班级计本061学生姓名刘根虎、都子卿、吴长鑫学号9、11、23 指导教师王健、李贞职称讲师、教授起止日期：2008年12月8日起——至2008年12月14日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：基本模型机的设计与实现（第1组）系别信息工程系班级计本061学生姓名刘根虎、都子卿、吴长鑫学号9、11、23 指导教师王健、李贞职称讲师、教授课程设计进行地点：计算机组成原理实验室任务下达时间：2008年12月5日起止日期：2008年12月8日起——至2008年12月14日止教研室主任李贞2008年12月3日批准一、课程设计的原始资料及依据查阅有关计算机组成原理的教材、实验指导书等资料，进一步熟悉微程序控制器原理，微指令的设计方法。
在掌握运算器、存储器、微程序控制器等部件的单元电路实验的基础上，进一步将各部件组成系统，构造一台基本模型计算机。
为给定的机器指令编写相应的微程序，上机调试，掌握整机概念。
二、课程设计主要内容及要求1．认真阅读资料，掌握给定的机器指令的操作功能。
2．分析并理解数据通路图。
3．根据数据通路图画出给定的机器指令的微程序流程图。
4．根据微指令格式编写每条机器指令对应的微程序，形成“二进制微指令代码表”。
5．全部微程序设计完毕后，将微程序中各个微指令正确地写入E2PROM芯片2816中。
6．进行机器指令程序的装入和检查。
7．运行程序，检查结果是否和理论值一致。
8．IN、ADD、JMP指令为必做指令，另外新定义1条机器指令重复上述过程。
各组要求新定义的机器指令如下：9．STA和OUT指令为选做指令，供有能力的学生完成。
10．记录出现故障的现象，并对故障进行分析，说明排除故障的思路及故障性质。
11．独立思考，认真设计。
遵守课程设计时间安排。
12．认真书写课程设计说明书，避免相互抄袭。
三、对课程设计说明书撰写内容、格式、字数的要求1．课程设计说明书是体现和总结课程设计成果的载体，主要内容包括：设计题目、设计目的、设备器材、设计原理及内容、设计步骤、遇到的问题及解决方法、设计总结、设计小组评语、参考文献等。
基本模型机的设计与实现
计算机组成原理课程设计报告题目：简单模型机设计院（系）：计算机科学与工程学院专业：计算机科学与技术班级：100602学生：王朝纲学号：*********指导教师：***2012年6月一、实验目的1、在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统地构造一台基本模型计算机。
2、为其定义5条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试掌握机概念。
二、实验设备Ｄais-CMH+/CMH计算器组成原理教学实验系统一台，实验用扁平线、导线若干。
三、实验内容1.实验原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是以人为模拟产生为主，而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元的控制信号，实现特定的指令的功能。
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.在这次课程设计中，主要用到IN(输入)、ADD(加法)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件转移)五条机器指令，其指令格式如下（前四位为操作码）：其中IN为单字节（8位），期于为双字节指令，XXXXXXXX 为addr对应的二进制地址码。
系统涉及到的微程序流程图如图1-1所示，数据通路框图见图1-2，当拟定“取消”微指令时，该微指令的差别测试字段为P(1)测试。
由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P（1）的测试结果出现多路分支。
本机用指令寄存器的前4位（IR7~IR4）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定微地单元。
图1-1微程序流程图图1-2数据通路框图其中：①ALU：这是4位带进位的加法器。
带有两个锁存器IR1、IR2。
由S0、S1、S2、S3、CN、N控制信号设置其运行状态。
S0、S1、S2、S3控制ALU的运算方式；同时当二进制开关N=1是进行逻辑运算，当N=0是进行算术运算。
CN 是ALU的进位控制开关，当CN=0是无进位；CN=1是带进位。
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-- 基本模型机设计与实现计算机组成原理课程设计课程设计名称：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115 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并将其寄存入以A为间接地址的内存单元，将X与R0.存器中的内容Y执行X ⊕，结果送到以B为直接地址的内存单元保存。
(2)分析:A:给R0寄存器直接置入01H.B:从数据开关给间接地址为0CH的内存单元置数,(03H).C:给R0中的内容取反,结果存在R0中.D:将间接地址0CH中直接地址0EH中的内中的内容放入DR2中,将容(03H)放入DR1中, R中. DR1和DR2种的数进行异或运算,结果放在R0 E:将R中的内容存在直接地址为0DH的内存单元中.四、设计原理在部件实验中，我们是人为用二进制开关模拟一些控制信号来完成数据通路的控制。
计算机组成原理课程设计报告(基本模型机设计与实现)
本科生课程实习学生姓名学生学号所在专业所在班级指导教师职称时间成绩目录一、课程设计题目 (2)二、课程设计使用的实验设备 (2)三、课程设计内容与步骤 (2)1、所设计模型机的功能与用途 (3)2、数据通路图 (4)3、微代码定义 (4)4、微程序流程图 (5)5、微指令二进制代码 (6)6、本课程设计机器指令 (7)7、模型机的调试与实现 (7)(1)接线图 (7)(2)写程序 (8)(3)运行程序 (8)四、总结 (9)参考文献 (9).一、课程设计题目基本模型机设计与实现二、课程设计使用的实验设备TDN-CM计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干三、课程设计内容与步骤不见实验过程中，各部件单元的控制信号是认为模拟产生的，而本次课程实习将能在为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。
本课程设计采用六条机器指令：IN（输入）、AND（与运算）、DEC（自增1）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件跳转），其指令格式如下：其中IN、DEC为单字长，其余为双字长指令，********为addr对应的二进制地址码。
1、所设计模型机的功能与用途本次课程设计设计的模型机包括六条指令，输入、与运算、自增、存数、输出、无条件跳转。
利用此模型机可完成两个数的与运算，一个数从键盘输入，另个数从内存中读取，再将运算结果自增1，把最后结果保存到内存中，并且将运算结果输出2、数据通路图3、微代码定义C字段A字段B字段4、微程序流程图控制程序流程图当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为P(1)测试；控制台操作为P(4)测试，它以控制台开关SWB、SWA作为测试条件，共三路分支。
5、微程序设计完毕后，将每条微指令代码化，将流程图转化为二进制代码表6、本课程设计机器指令7、模型机的调试与实现(1)接线图(2)写程序A、现将机器指令对应的微代码正确写入2816中。
计算机组成原理课程设-模型机的设计与实现计
计算机信息工程学院《计算机组成原理》课程设计报告题目：模型机的设计与实现专业：计算机科学与技术（网络方向）班级：15网络1班学号：2015220240134姓名：武希鑫指导教师：徐佳完成日期：2016年12月28日目录一、设计概述 (2)1.1设计目的 (2)二、设计原理及内容 (3)2.1设计基本原理 (3)2.2需执行的机器指令 (3)2.3数据通路图 (4)2.4微指令格式 (5)2.5微程序地址的转移 (5)2.6机器指令的写入、读出和执行 (6)三、设计步骤 (8)3.1编写机器指令 (8)3.2绘制微程序流程图 (8)3.3绘制微指令 (9)3.4连接实验线路 (10)3.5写指令 (10)3.5.1写微指令 (10)3.5.2写机器指令 (11)四、运行结果 (11)参考文献 (12)一、设计概述1.1设计目的随着社会科技的发展，计算机被应用到各行各业，人们步入自动化、智能化的生活阶段。
本次课程设计课题是基本模型机的设计与实现，它正体现了这一点。
利用CPU与简单模型机来实现计算机组成原理课程及实验中所学到的实验原理和编程思想，硬件设备自拟，编写指令的应用程序，用微程序控制器实现了一系列的指令功能，最终达到将理论与实践相联系。
本次设计完成了各指令的格式以及编码的设计，实现了各机器指令微代码，形成具有一定功能的完整的应用程序。
在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，将第一部分中的各单元组成系统，构造一台基本模型计算机。
1.掌握机器指令与微程序的对应关系。
2.掌握机器指令的执行流程。
3.掌握机器指令的微程序的编制、写入。
4.在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将组成系统，构成一台基本模型计算机。
5.为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握整机概念。
二、设计原理及内容2.1设计基本原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，如运算器实验中对74LS－181芯片的控制，存储器实验中对存储器芯片的控制信号，以及几个实验中对输入设备的控制。
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。
计算机组成原理模型机设计与实现报告(DOC)
课程设计课程名称计算机组成原理题目模型机设计与实现2016 年6 月26日课程设计任务书设计题目：模型机设计与实现设计目的：利用基本模型机的构建与调试实验,完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握CPU的基本结构和控制流程,掌握指令执行的基本过程.设计任务（在规定的时间内完成下列任务）1.掌握CISC微控制器功能与微指令格式2。
设计五条机器指令，并编写对应的微程序3。
在TDN-CM+教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果时间安排（集中时间）1.第18周周一(1—4):全体集中讲解课程设计原理与方法2。
第18周周一~周四(1-4）：分班调试，撰写设计报告3。
第18周周五:验收及答辩。
具体要求1.周一：熟悉任务，掌握设备2。
周一：完成模型机的实验线路连接3。
周二：调试模型机，记录实验结果4.周三：拟定课程设计报告大纲5。
周四、五：撰写并打印课程设计报告指导教师签名： 2016年6月29日教研室主任签名： 2016年月日1.实验目的1.1 在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。
1.2 为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。
2.实验设备:2。
1 TDN-CM+或 TDN—CM++教学实验系统一台。
2.2 PC 微机一台。
3.实验原理：部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将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段微程序。
本实验采用五条机器指令：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）：其中IN为单字长(８位），其余为双字长指令,××××××××为addr对应的二进制地址码.为了向RAM 中装入程序和数据，检查写入是否正确,并能启动程序执行,还必须设计三个控制台操作微程序。
广东海洋大学计算机组成原理课程设计-基本模型机的设计与实现分析
《计算机组成与结构》课程实习基本模型机的设计与实现系别：信息学院班级：计科1141指导教师：刘桃丽基本模型机的设计与实现一、设计要求1.1、分组设计一台基本模型机，并在模型机上运行一个简单的程序。
每组2-3人，要求各组的指令系统不同。
1.2、根据设计的图纸，在验台上进行组装，并调试成功。
1.3、在组装调试成功的基础上，整理出设计图纸和其他文件，包括：（1）总框图（数据通路图）（2）微程序流程图（3）微指令格式（4）微程序代码表（5）调试小结二、课程实习使用的实验设备2.1 实验设备TEC-9计算机组成原理教学实验系统一台（含74181算术运算器ALU、74374寄存器堆R0、74161程序计数器、74273地址寄存器AR、74273指令寄存器IR 等），排线若干。
2.3 系统需求分析一台计算机所能执行的各种指令集合称为指令系统或指令集。
一台特定的计算机只能执行自己指令系统中的指令。
因此，指令系统就是计算机的机器语言。
指令系统表征着计算机的基本功能和使用属性，它是计算机系统设计中的核心问题。
指令系统的设计主要括指令功能、操作类型的设计，寻址方式和指令格式的设计。
计算机的性能与它所设置的指令系统有很大的关系，指令系统反映了计算机的主要属性，而指令系统的设置又与机器的硬件结构密切相关。
指令是计算机执行某种操作的命令，而指令系统是一台计算机中所有机器指令的集合。
通常性能较好的计算机都设置有功能齐全、通用性强、指令丰富的指令系统，而指令功能的实现需要复杂的硬件结构来支持。
随着社会科技的发展，计算机被应用到各行各业，人们步入自动化、智能化的生活阶段。
本次课程设计课题是基本模型机的设计与实现，它正体现了这一点。
利用CPU与简单模型机来实现计算机组成原理课程及实验中所学到的实验原理和编程思想，硬件设备自拟，编写指令的应用程序，用微程序控制器实现了一系列的指令功能，最终达到将理论与实践相联系。
本次设计完成了各指令的格式以及编码的设计，实现了各机器指令微代码，形成具有一定功能的完整的应用程序。
广东海洋大学计算机组成原理课程设计实习报告(最新版)--基本模型机的实现
本科生课程实习基本模型机的设计与实现课程名称计算机组成与结构课程实习学生姓名学生学号所在专业计算机科学与技术所在班级指导教师成绩2019年12月19日目录1 设计任务与要求 (2)1.1 设计目的 (2)1.2 设计内容 (2)1.3 设计要求 (2)2 设计思想 (2)2.1 主要使用芯片 (2)2.2 基本原理 (2)3 设计方案 (3)3.1 指令格式表 (3)3.2 指令流程图与控制信号表 (4)3.3 接线图 (6)3.4 模块功能 (6)4 测试结果及分析 (7)4.1 测试过程 (7)4.2 测试结果 (7)5 源程序 (11)6 总结 (12)参考文献 (12)基本模型机的设计与实现1设计任务与要求1.1 设计目的（1）将微程序控制器同执行部件(整个数据通路)联机，组合一台模型计算机；（2）用微程序控制器控制模型机数据通路（3）通过CPU运行九条指令(排除中断指令)组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立计算机的整机概念1.2 设计内容设计不少于10条指令的指令系统，其中包含算术逻辑指令，访问内存指令，程序控制指令，输入输出指令，停机指令。
包括直接、间接、变址和相对寻址等多种寻址方式。
设计出微程序，其中数据字长为8位，采用定点补码表示，指令字长为8的整数倍。
微指令字长为38位。
上机调试，并给出测试思路和具体程序段。
1.3 设计要求了解并掌握计算机组成原理设计的一般方法，具备初步的独立分析和设计能力；通过该课程设计的学习，总结计算机组成原理课程的学习内容，层次化设计方法、多路开关，逻辑运算部件，微程序控制的运算器设计、微程序控制的存储器设计、简单计算机的设计。
提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力。
2 设计思想2.1 主要使用芯片该实验用到了GAL22V10,74LS181,HN58C65,74LS298,ISPLI1016,IDT7132等芯片。
2.2 基本原理微指令的格式如下所示：2.2.1指令的设计思想主要是根据实验指导提供的指令执行周期图，根据微指令的格式分析哪一位信号应该开启，即状态置为1，然后将其按照每8位二进制合成一个W值（十六进制数），就是组成指令的源程序。
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计算机组成原理课程设计基本模型机设计与实现Newly compiled on November 23, 2020课程设计（大作业）报告课程名称：计算机组成原理设计题目：基本模型机设计与实现院系：信息技术学院班级：计算机科学与技术3班设计者：学号：指导教师：设计时间：昆明学院信息技术学院课程设计（大作业）任务书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ZYE1603B实验系统并运行，实现应用要求。
目录课程设计（大作业）报告一、课程设计的教学目的1. 在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，进一步将其中各单元组成系统构造一台模型计算机。
2. 本实验定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试运行，形成整机概念。
课程设计内容设计一台基本模型机，并实现相关的指令。
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R寄存器中的内容Y执行X ⊕，结果送到以B为直0.接地址的内存单元保存。
(2)分析:A:给R寄存器直接置入01H.B:从数据开关给间接地址为0CH的内存单元置数,(03H).C:给R0中的内容取反,结果存在R中.D:将间接地址0CH中直接地址0EH中的内容(03H)放入DR1中, R中的内容放入DR2中,将DR1和DR2种的数进行异或运算,结果放在R0中.E:将R中的内容存在直接地址为0DH的内存单元中.四、设计原理模型机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段微程序。
本实验采用五条机器指令： 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IN0000 0000“INPUT DEVICE”中的开关状态RO ADDaddr00010000××××××××进制加法，R0+[addr] R0 STAaddr00100000××××××××存数，RO [addr]OUTaddr00110000××××××××输出，[addr]BUSJMPaddr 01000000××××××××无条件转移，addr PC 其中IN 为单字长（８位）指令，其余为双字长指令，××××××××为addr 对应的二进制地址码。
根据模型机的数据通路图（如图１所示）和指令的要求定义微代码如下：表1 微代码定义表2 A、B、P字段表中μA5～μA0 为6 位后续微地址，A、B、C 为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。
P 字段中的P（1）～P（4）是四个测试字位。
其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。
B 字段中的RS-B、RD-B、RI-B 分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1 及R2 的选通译码。
A 字段中的LDRI 为从输入设备组件中读入数据使能控制信号。
指令寄存器(IR)用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送至指令寄存器。
指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数构成。
为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试[P(1)]，通过节拍脉冲T4的控制以便识别所要求的操作。
“指令寄存器”(实验板上标有“INS DECODE”的芯片)根据指令中的操作码译码结果强置微控器单元的微地址，使下一条微指令指向相应得微程序首地址。
本系统使用两种外部设备，一种是二进制代码开关，它作为输入设备(INPUT DEVICE);另一种是数码管，它作为输出设备(OUPUT DEVICE)。
例如：输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。
输出时，将输出的数据送到数据总线BUS上，当写信号(W/R)有效时，将数据打入输出锁存器，在数码管显示。
图１基本模型机数据通路图（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。
在图1中T1、T2、T3和T4等控制信号都是由时序产生器生产，时序产生器由时序电路实现如图2所示，时序产生器一个周期中产生四个脉冲信号T1~T4，这四个脉冲信号用于控制组件的执行顺序，组件在这些信号的控制下有序的执行，一个周期中完成一条微指令的执行。
系统涉及到的微程序流程如图1所示，当拟定“取指令”微指令时，该微指令的判别测试字段为P1测试。
由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P1测试结果出现多路分支。
本次课程设计用指令寄存器的前4位（I7-I4）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定微地址单元。
控制台操作为P4测试，它以控制台开关SWB，SWA作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定微地址单元。
当分支微地址单元固定后，剩下的其他地方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。
当全部微程序设计完毕之后，应将每条微指令代码化：当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表3即为将图2的微程序流程图按微指令格式转化而成的二进制微代码表。
表3 二进制代码表五、操作步骤1．本实验设计机器指令程序如下表所示。
实验二：实验中机器指令解释表２．根据下图连接线路基本模型机实验接线图3．联机写程序按照规定格式，将机器指令及表3微指令二进制表编辑成十六进制的规定格式文件。
微指令格式中的微指令代码为将表3中的24位微代码按从左到右分成3个8位，将此三个8位二进制代码化为相应的十六进制数即可。
使用联机软件的文件装载将实验程序和微程序下载到实验箱中，并用软件的读出功能进行检查。
其中参考程序一对应的文件名为“基本模型机”，参考程序二对应的文件名为“基本模型机”。
实验一的机器指令：$P0000 $P0120 $P0208$P0330 $P0408 $P0540$P0600实验二的机器指令：$P0000 $P0110 $P020A$P0320 $P040B $P0530$P060B $P0740 $P0800$P0A01微程序（以上两程序公用）：$M00018110 $M0101ED82 $M0200C048$M0300E004 $M0400B005 $M0501A206$M06959A01 $M0700E00D $M08001001$M0901ED83 $M0A01ED87 $M0B01ED8E$M0C01ED96 $M0D028201 $M0E00E00F$M0F00A015 $M1001ED92 $M1101ED94$M1200A017$M15070A01 $M1600D181 $M17070A10$M18068A114. 联机运行首先使各个开关的状态为：SIGNAL UNIT中的SP03开关设置为“STEP”状态，SP04开关设置为“RUN”状态；CONTROL UNIT的开关SP05处于“NORM”状态，SP06处于“RUN”状态；开关单元的开关SWB、SWA为“11”。