计算机组成原理生产实习内容(一)一台模型计算机的设计
计算机组成原理模型计算机设计实验报告
洛阳理工学院实验报告系别 计算机与信息工程学院班级学号姓名课程名称计算机组成与系统结构实验日期实验名称 实验八 模型计算机设计 成绩实验条件:1、 DJ-CPTH 超强型组成原理实验箱2、 PC 机一台实验要求：设计模型计算机，并利用CPTH 实验仪的上位机软件控制该模型计算机，实现模型机的数据传送功能。
实验目的：1、掌握微程序控制模型计算机的基本工作原理和设计方法。
2、掌握微程序存储器uM 的控制方法和上位机软件的使用方法。
实验步骤：(1)运行CPTH ，新建文件。
(2)录入下表中第3列，保存为EX1.ASM 。
(3)单击菜单“汇编”的“汇编下载”。
(4)按“单步”运行，观察A /R0/ R1的变化，记录变化情况。
(5)按“复位”。
(6)按“单步”运行，打开“跟踪”标签，观察微程序和微地址变化，按下表记录变化情况，并填写每一步的功能。
程序地址 机器码 机器指令 功能00 01 7C 12 mov a,#12h 传送12H 到A 02 80 mov r0,a 传送12到R0 03 81 mov r1,a 传送12到R1 04 057C 1Emov a,#30传送30到AEnd状态PC EM IR 微程序功能T0 01 7C 7C CBFFFF 取出00号单元指令，打入IRT1 01 7C 7C C7FFF7 传送12H到AT0 03 80 80 CBFFFF 取出02号单元指令，打入IRT1 03 80 80 FFFB9F 传送12H到R0T0 04 81 81 CBFFFF 取出03号单元指令，打入IRT1 04 81 81 FFFB9F 传送12H到R1T0 05 7C 7C CBFFFF 取出04号单元指令，打入IRT1 05 7C 7C C7FFF7 传送30到AT0 07 00 00 CBFFFF 取出结束指令，同时结束运行实验过程如图所示：实验总结：通过这次实验我掌握了微程序控制模型计算机的基本工作原理和设计方法也掌握了微程序存储器uM的控制方法和上位机软件的使用方法。
计算机组成原理实验报告基本模型机和复杂模型机的设计
计算机组成原理实验报告基本模型机和复杂模型机的设计文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]基本模型机设计一. 设计目的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构造一台稍微复杂的模型计算机；2. 为其定义5条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念二. 设计内容部件实验过程中，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。
三．概要设计为了向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.存储器读操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB,SWA 为”0 0”时,按START微动开关,可对RAM连续手动读操作.存储器写操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为”0 1”时,按START微动开关可对RAM进行连续手动写入.启动程序:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为“1 1”时,按START微动开关,既可转入到第01号“取址”微指令,启动程序运行.上述三条控制台指令用两个开关SWB SWA 的状态来设置,其定义如下表3-1读写变化根据以上要素设计数据通路框图,如图3-1：表3-2 微代码的定义表3-3 A，B，P字段内容A字段 B字段 P字段当拟定“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。
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计---一台模型计算机的设计与调试
课程设计报告课程名称：计算机组成原理专业：计算机XXX 班级：计算机XXXX班学号：姓名：指导老师：日期：目录设计题目 (1)1.数据格式 (1)2.指令系统 (1)2.1.算术逻辑运算指令 (1)2.2.访内指令及转移指令 (1)2.3.输入输出指令 (2)2.4.停机指令 (2)2.5.具体编码 (2)3.数据通路 (3)3.1.全局概略图 (3)3.2.单片机写控制 (4)3.3.微程序显示 (4)3.4.指令寄存器 (5)3.5.通用寄存器 (6)3.6.运算器 (7)3.7.内存和程序计数器 (8)3.8.地址总线显示 (9)3.9.手动输入微程序 (10)3.10.单片机写微程序 (10)3.11.控制存储器 (11)3.12.指令译码 (12)3.13.微地址显示 (13)3.14.单片机与数据总线输入 (14)3.15.设计说明 (14)4.时序系统 (15)4.1.时序系统与起停控制 (15)4.2.时序波形图 (15)5.微指令格式 (16)6.微程序控制器 (17)6.1.原理图 (17)6.2.地址转移逻辑 (18)7.微程序流程图 (19)8.微程序代码表 (19)9.设计体会 (21)10.参考文献 (21)11.附录 (21)11.1.单片机写程序 (21)11.1.微程序编码转换程序 (29)设计题目一台模型计算机的设计与调试1.数据格式字长：8位格式：定点整数其中: 第定点整数：-128 ≤X≤127。
2.指令系统指令的类型设计：算术逻辑运算、数据存取、程序控制、输入输出，按固定操作码4位长度进行设计，设计14条指令。
2.1.算术逻辑运算指令设计7条算术逻辑运算类指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器寻址，指令为RR 型，其格式如下：其中：OP-CODE为操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器2.2.访内指令及转移指令2条访问指令：存数(STA)、取数(LDA)2条转移指令：无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC) 指令格式为：其中：本模型机选择变址寄存器Ri为寄存器R2。
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—模型机设计报告
计算机组成原理--模型机设计报告作者姓名：专业：网络工程学号：指导教师：完成日期：2016年1月6日目录课程设计任务书 (3)1课程设计目的 (3)2课程设计设备 (3)3课程设计内容 (4)3.1课程设计原理 (4)3.2实验步骤 (6)4课程设计结果 (10)5课程设计总结 (14)5.1课程设计的心得、经验教训及注意事项 (14)5.1.1心得体会 (14)5.1.2经验教训 (14)5.1.3注意事项 (14)参考文献 (14)课程设计任务书学生姓名：专业班级： 1320552指导教师：工作单位：题目：基本模型机的设计与实现初始条件1．完成《计算机组成原理》课程教学与实验2．Proteus仿真系统要求完成的主要任务（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．掌握简单指令系统计算机的微控制器功能与结构特点2．熟悉Proteus仿真系统3．在Proteus仿真系统中确认运行结果4．形成简单指令系统计算机的整机概念1课程设计目的设计并实现基本模型机：（1）理解计算机工作原理（2）设计并验证一个定点计算机模型（3）增加一个浮点运算单元2课程设计设备PC机＋Win 2003＋proteus仿真器3课程设计内容3.1课程设计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手动产生各部件单元的控制信号，实现特定指令的功能。
如运算器实验中对74LS－181芯片的控制，存储器中对存储器芯片的控制信号，以及几个实验中对输出设备的控制通过LED灯来显示结果。
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）。
基本模型机数据通路框图：基本模型机微程序流程图：3.2实验步骤1、该基本模型机主要有运算器和存储器两大功能器件构成，首先设计运算器并对其进行功能验证。
计算机组成原理课程设计---一台模型计算机的设计与调试
课程设计报告课程名称：计算机组成原理专业：计算机XXX 班级：计算机XXXX班学号：姓名：指导老师：日期：目录设计题目 (1)1.数据格式 (1)2.指令系统 (1)2.1.算术逻辑运算指令 (1)2.2.访内指令及转移指令 (1)2.3.输入输出指令 (2)2.4.停机指令 (2)2.5.具体编码 (2)3.数据通路 (3)3.1.全局概略图 (3)3.2.单片机写控制 (4)3.3.微程序显示 (4)3.4.指令寄存器 (5)3.5.通用寄存器 (6)3.6.运算器 (7)3.7.内存和程序计数器 (8)3.8.地址总线显示 (9)3.9.手动输入微程序 (10)3.10.单片机写微程序 (10)3.11.控制存储器 (11)3.12.指令译码 (12)3.13.微地址显示 (13)3.14.单片机与数据总线输入 (14)3.15.设计说明 (14)4.时序系统 (15)4.1.时序系统与起停控制 (15)4.2.时序波形图 (15)5.微指令格式 (16)6.微程序控制器 (17)6.1.原理图 (17)6.2.地址转移逻辑 (18)7.微程序流程图 (19)8.微程序代码表 (19)9.设计体会 (21)10.参考文献 (21)11.附录 (21)11.1.单片机写程序 (21)11.1.微程序编码转换程序 (29)设计题目一台模型计算机的设计与调试1.数据格式字长：8位格式：定点整数其中: 第定点整数：-128 ≤X≤127。
2.指令系统指令的类型设计：算术逻辑运算、数据存取、程序控制、输入输出，按固定操作码4位长度进行设计，设计14条指令。
2.1.算术逻辑运算指令设计7条算术逻辑运算类指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器寻址，指令为RR 型，其格式如下：其中：OP-CODE为操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器2.2.访内指令及转移指令2条访问指令：存数(STA)、取数(LDA)2条转移指令：无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC) 指令格式为：其中：本模型机选择变址寄存器Ri为寄存器R2。
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-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。
计算机组成原理课设报告(设计一台嵌入式CISC模型机)
计算机组成原理课程设计(论文)说明书题目：设计一台嵌入式CISC模型机系别：专业：学生姓名：学号：一．CISC 模型机数据通路框图总体设计如下二．操作控制器的逻辑框图外部时钟 复位信号指令寄存器IR三．模型机的指令系统3.1指令系统3.2本模型机中的指令系统中共有10条基本指令，下表列出了每条指令的格式、汇编符号和指令功能。
说明：①对Rs 和Rd 的规定：②模型机规定数据的表示采用定点整数补码表示，单字长为8位，其格式如下：3.3设计时序产生器电路T1、T2、T3、T4与CLR 、Q 之间的关系图四．微程序流程图Q CLR T1 T2 T3 T400五．编写汇编语言源程序由给出的题目（范例）和设计的指令系统编写相应的汇编语言源程序。
算法思想为：采用R0寄存器存放从开关输入的任意一个整数，R1存放准备参加累加运算的奇数，R2存放累加和，用一个循环程序实现如下：MOV R3,0MOV R2,0MOV R1,5L2:IN1 R0Test R0JS L1L3:INC R2CMP R2,R1JB L2L4:OUT1 R3JMP L4L1:CMP R0,R3JB L3MOV1 R0,R3JMP L3六．机器语言源程序根据设计的指令格式，将汇编语言源程序手工转换成机器语言源程序，并将其设计到模型机中的ROM中去。
与3.3.8中汇编语言源程序对应的机器语言源程序如下：助记符地址（十六进制）机器代码功能MOV R3,O 00 0001 0011 0→R3010000 000MOV R2,0 02 0001 0010 0→R203 0000 0000MOV R1,5 04 0001 0001 5→R105 0000 0101L2:IN1 R0 06 0000 0000 (SW) →R0Test R0 07 0111 0000 80H-ACJS L1 08 1000 0000 若SF=1 L1→PC09 0001 0001L3:INC R2 0A 0100 0010 (R2)+1→R2CMP R2,R1 0B 0110 1001 (R2)-(R1)JB L2 0C 1001 0000 L2→PCOD 0000 0110L4:OUT1 R3 0E 0011 1100 (R3)→LEDJMP L4 0F 0101 0000 L4→PC10 0000 1110L1:CMP R0,R3 11 0110 0011 (R0)-(R3)JB L3 12 1001 0000 L3→PC13 0000 1010MOV1 R0,R3 14 0010 0011 R0→R3JMP L3 15 0101 0000 L3→PC16 0000 1010七．机器语言源程序的功能仿真波形图及结果分析；输入数值： 85，05，83，87，89输出结果： 89结果分析：05是正数，判断为负直接跳出，83<85<87<89所以 89最大，与仿真波形图结果相同八．故障现象和故障分析1．问题：为微程序流程图分配首地址时出现错误，导致不能正确译码。
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。
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。
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验一、实验目的本实验旨在通过构建简单模型计算机，使学生深入理解计算机的组成结构和工作原理，掌握计算机的基本设计和操作方法，提高对计算机系统分析、设计和应用的能力。
二、实验原理简单模型计算机是一种基于基本逻辑运算和算术运算的计算机模型，通过对其硬件组成、指令系统和工作流程的设计与实现，可以帮助学生了解计算机的基本组成和工作原理。
本实验将介绍简单模型计算机的设计思路和实现方法，包括指令系统、存储器、运算器、控制器等组成部分。
三、实验步骤1、确定模型计算机的设计方案，包括指令系统、存储器、运算器、控制器等部分的规格和功能；2、根据设计方案，选择合适的硬件和软件工具进行开发和调试；3、搭建硬件平台，包括中央处理器、内存、输入输出设备等，并连接电源和信号线；4、编写指令系统，根据设计要求，编写一系列基本指令，包括算术运算指令、逻辑运算指令、控制指令等；5、编写程序，根据设计要求，编写一系列程序，包括数据输入程序、数据处理程序、数据输出程序等；6、调试程序，检查程序的正确性和可靠性，并对硬件进行测试和调试；7、运行程序，输入数据并观察输出结果，分析模型的正确性和可靠性。
四、实验结果与分析通过本次实验，学生可以深入了解计算机的基本组成和工作原理，掌握计算机的基本设计和操作方法。
同时，学生还可以通过分析和解决实验中出现的问题，提高对计算机系统分析、设计和应用的能力。
五、实验总结与展望本次实验通过构建简单模型计算机，帮助学生深入理解计算机的组成结构和工作原理。
在实验过程中，学生需要积极思考和探索，发现问题并解决问题。
通过本次实验，学生可以掌握计算机的基本设计和操作方法，提高对计算机系统分析、设计和应用的能力。
本次实验还可以为学生今后的学习和工作提供有益的参考和启示。
展望未来，随着计算机技术的不断发展，对于计算机系统的理解和应用将越来越重要。
本次实验所学的知识和技能将为学生今后的学习和工作奠定坚实的基础。
计算机组成原理简单模型机实验
实验四简单模型机实验1.1实验目的1）将微程序控制器模块通过总线同运算器模块、存储器模块联机，组成一台模型计算机；2）用微程序控制器控制模型机数据通路；3）通过CPU运行5条机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立机器的整机概念。
1.2电路图本次实验用到前几次实验所有电路，将几个模块组成一台简单计算机，由微程序控制器控制数据通路，实现cpu从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个指令周期，由微指令组成的序列来完成，一条机器指令对应一个微程序。
图1 电路图1.3 实验原理（1）PC计数器初始值为“0”，微程序默认从00地址开始执行，产生控制信号，使PC的地址通过ABUS将送到存储器（6116）的地址锁存器AR中， PC=PC+1;（2）读出存储器中存放内容,通过DBUS送到IR指令寄存器中，实现指令译码，指令的操作码送至微程序控制器的程序跳转控制部分，在P(1)的控制下与微程序中储存的下一条指令地址进行逻辑运算，产生真正的下一条微程序地址；（3）在微程序的控制下单步执行微指令序列。
1.4 微指令格式表1 微指令格式1.5 微程序流程图：图2 微程序流程图1.6微程序代码表1.7 数据通路总体图图3 数据通路总体图五条机器指令格式(其中，A为内存地址8bit)：RAM中装入的程序和数据(其中，地址为8进制)：1.8 实验任务及步骤（1）实验连线：本次实验大部分的连线已由教师完成，请同学们对照微指令格式，完成微程序控制器的剩余部分连线。
（2）实验环境初始化：实验平台通电前请关闭DR1（74ls273），DR2（74ls273）,存储器（6116）的地址锁存器（74ls273），微程序控制器的地址锁存器（74ls175）的自动清零功能，将几个芯片的-MR引脚置为“1”。
时钟发生器的功能设定为单步执行，具体信号为：STOP=0，STEP=1。
（3）加电运行初始化：①指令寄存器IR自动清零，程序计数器PC手动清零，将两片74ls163的ENT,ENP引脚置“1”，-CR引脚置“0”，打开三态门开关，给单步时钟脉冲；②程序计数器PC设定为单步技术功能，并交由微程序控制，将-CR引脚置“1”，关闭三态门开关；③关闭指令寄存器IR清零功能，交由微程序控制，将-MR设为“1”。
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。
计算机组成原理实验报告基本模型机和复杂模型机的设计
计算机组成原理实验报告基本模型机和复杂模型机的设计1.引言2.设计目标本次实验的设计目标是实现一个满足基本要求的计算机模型，了解计算机的基本组成结构和工作原理。
然后我们将设计一个更复杂的模型，通过增加功能模块和优化设计，实现更高级的计算能力和更好的性能。
3.实验方法基本模型机的设计主要包括五个核心模块：输入模块、中央处理器（CPU）、存储器、控制器和输出模块。
我们将使用VHDL语言来实现这些模块，并使用FPGA来实现整个基本模型机。
复杂模型机的设计在基本模型机的基础上进行扩展和优化。
我们将对CPU进行升级，加入多核处理器和并行计算能力，增加存储器容量和传输速率，优化控制器的运行效率。
通过这些优化，我们可以提高复杂模型机的计算性能和运行效率。
4.实验结果4.1基本模型机的实验结果基本模型机的实验结果显示，我们成功实现了输入输出功能，能够将用户的输入数据送入存储器，并通过CPU进行计算后将结果输出。
虽然这个模型的计算能力和性能较低，但是它对于初学者来说是一个良好的实践项目。
4.2复杂模型机的实验结果复杂模型机的实验结果显示，我们成功实现了多核处理器和并行计算的功能，并大幅提升了计算性能和运行效率。
存储器的容量和传输速率的提升也带来了更高的数据处理能力。
控制器的优化使得整个模型机的运行更加稳定和高效。
5.实验总结通过设计和实现基本模型机和复杂模型机，我们加深了对计算机组成原理的理解，并掌握了相关的设计和实践技巧。
实验结果表明，我们的设计能够满足计算机的基本要求，并具有一定的性能和计算能力。
通过进一步优化和扩展，我们可以设计出更高级的计算机模型，满足更多应用需求。
[1]《计算机组成原理》李文新，清华大学出版社，2024年。
计算机组成原理实践报告
计算机组成原理实践报告1.实践目的计算机组成原理是计算机专业的一门基础课程，通过学习这门课程，可以了解计算机系统的各个组成部分及其功能。
本次实践旨在通过实际操作加深对计算机组成原理知识的理解，学习计算机系统的基本构成，了解计算机的各个部件之间的配合和功能。
2.实践内容在实践中，我们使用了一个由多个部件组成的计算机组成模型，包括CPU、存储器、输入输出设备等部分。
通过对这些部件的连接和操作，我们可以模拟真实计算机系统的一些基本特性，例如指令集、运算速度、访问存储器等。
以下是具体的实践内容：（1）组装计算机模型首先，我们需要将各个计算机部件组装在一起，组成一个完整的计算机模型。
这个过程包括将CPU和存储器连接起来，以及将输入输出设备连接到计算机模型的接口上。
在这个过程中，我们需要对各个部件的功能和作用有一个清晰的了解，以确保组装的计算机模型能够正常工作。
（2）运行指令集接着，我们可以使用计算机模型来运行一些基本的指令集，例如加法、减法、移位等。
在这个过程中，我们可以观察计算机的运算速度、指令执行流程等特点，并了解计算机是如何进行数据处理的。
（3）访问存储器我们还可以通过计算机模型访问存储器，了解存储器的基本结构和存储方式。
在这个过程中，我们可以观察存储器访问的速度、容量等特点，并了解计算机是如何进行数据存储和读取的。
（4）使用输入输出设备最后，我们还可以通过输入输出设备对计算机进行控制和交互。
例如，我们可以使用键盘输入数据，并通过显示器输出计算结果。
在这个过程中，我们可以了解计算机输入输出的基本原理和操作方法。
3.实践收获通过这次实践，我对计算机组成原理有了更深入的理解。
在组装计算机模型的过程中，我更加清晰地了解了各个部件的功能和作用，以及它们之间的配合和协作。
通过运行指令集和访问存储器，我深入了解了计算机数据处理的基本原理和方法。
通过使用输入输出设备，我了解了计算机与人交互的基本原理和应用场景。
总之，这次实践让我对计算机组成原理这门课程有了更深刻的认识，也让我对计算机的工作原理和应用有了更加具体和实际的体验和了解。
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附件1
计算机组成原理生产实习内容（一）一台模型计算机的设计
一、教学目的、任务与实验设备
1．教学目的
（1）融会贯通本课程各章节的内容，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，提高使用软件仿真工具和集成电路的基本技能。
（3）培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计与组装调试的实践和经验。
2．设计与调试任务
（1）按给定的数据格式和指令系统，在所提供的器件范围内，设计一台微程序控制的模型计算机。
（2）根据设计图纸，在MAX+PLUS 平台上进行仿真，并下载到EL教学实验箱上进行调试成功。
（3）在调试成功的基础上，整理出设计图纸和其他文件。
包括：①总框图(数据通路图)；②微程序控制器逻辑图；②微程序流程图；④微程序代码表；⑤元件排列图（或VHD 程序清单）；⑥设计说明书；⑦调试小结。
2．实验设备
（1）PC机一台
（2）EL教学实验箱
（3）MAX+PLUS Ⅱ配套软件
二、数据格式和指令系统
本模型机是一个8位定点二进制计算机，具有四个通用寄存器：R0～R3，能执行11条指令，主存容量为256KB。
1．数据格式
数据按规定采用定点补码表示法，字长为8位，其中最高位（第7位）为符号位，小数点位置定在符号位后面，其格式如下：
数值相对于十进制数的表示范围为：
－1≤X≤1―2―7
2．指令格式及功能
由于本模型机机器字只有8位二进制长度，故使用单字长指令和双字长指令。
⑴ LDR Ri，D
格式 7 4 3 2 1 0
功能：
Ri←M（D）
（2）STR Ri，D
格式
功能：
M（D）←（Ri）
（3）ADD Ri，Rj
格式
功能：
Ri ←（Ri）＋（Rj）
（4）SUB Ri，Rj
格式 7 4 3 2 1 0
功能：
Ri ←（Ri）－（Rj）
（5）AND Ri，Rj
格式
功能：
Ri ←（Ri）∧（Rj）
（6）OR Ri，Rj
格式 7 4 3 2 1 0
功能：
Ri ←（Ri）∨（Rj）
（7）MUL Ri，Rj
格式
功能：
Ri ←（Ri）×（Rj）
（8）转移指令
格式 7 4 3 2 1 0
功能：
条件码 00 无条件转移 PC ← D
01 有进位转移 PC ← D
10结果为0转移 PC ← D
11结果为负转移 PC ← D ⑼ IN R i，M j
格式 7 4 3 2 1 0
其中M j为设备地址，可以指定四种外围设备，当M j=01时，选中实验箱的二进制代码开关。
功能：
R i←（M j）
⑽ OUT R i，M j
格式
当M j=10时，选中实验箱的显示灯。
功能：
（M j）← R i
⑾ HALT（停机指令）
格式
功能：
用于实现停机。
三、总体设计
总体设计的主要任务是
(1) 选定CPU中所使用的产要器件；
(2) 根据指令系统、选用的器件和设计指标，设计指令流的数据通路；
(3) 根据指令系统、选用的器件和设计指标，设计数据流的数据通路。
计算机的工作过程，实质上是不同的数据流在控制信号作用下在限定的数据通路中进行传送。
数据通路不同，指令所经过的操作过程也不同，机器的结构也就不—样，因此数据通路的设计是至关重要的。
所谓数据通路的设计，也就是确定机器各逻辑部件相对位置的总框图。
数据远路的设计，目前还没有非常标准的方法。
主要是依据设计者的经验，并参考现有机器的三种典型形式（单总线、双总线或三总线结构），根据指令系统的要求，可采用试探方法来完成。
其主要步骤如下：
(1) 对指令系统中的各条指令进行分析，得出所需要的指令周期与操作序列，以便决定各器件的类型和数量。
(2) 构成一个总框图草图，进行各逻辑部件之间的互相连接，即初步确定数据通路，使得由指令系统所包涵的数据通路都能实现，并满足技术指标的要求。
(3) 检验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。
以上过程可以反复进行，以便得到一个较好的方案。
图1给出了一个没有考虑乘法除法指令操作的总框图参考方案，注意，在此方案确定之后，应该检查所选用的各个器件是否满足数据通路的要求。
实际上，数据通路的设计与器件的选择应同时进行而不能分离地工作。
其次，接入总线的器件都要有三态输出，以便与总线连接。
另外，在信息传送过程中应当注意器件原码和反码输出的配合关系。
图1所示的方案采用单总线结构，使用的许多器件都是三态输出，这种方案便于总线的连接和扩展，但缺点是指令和数据的传送都要经过总线，因此对总线的使用权就要分配得当。
另外，执行算术逻辑指令时，先将第一个操作数由通用寄存器R i送至缓冲寄存器DR1，然后再由通用寄存器R j取第二个操作数送至缓冲寄存器DR2，之后送往ALU进行运算。
显然，执行—条算术逻辑指令的时间相应要长一些。
图1 模型机数据通路框图
四、微程序控制器
数据通路框图—旦确定，指令流与数据流的通路也就随之最后确定，因而运算器和控制器的大部分结构也就确定下来了。
图1中各功能器件上还标注了控制点及其控制信号．这些控制信号就是微程序控制器进行设计的依据。
1．微指令格式
微指令格式建议采用水平型微指令，微命令编码采用直接表示法和分段直接译码法相结合的混合表示法，以缩短微指令长度。
后继地址采用断定方式。
微指令格式如下：
同学们应根据本模型的具体情况来确定各字段的长度。
2．微程序控制器
根据微指令和微程序的长度，确定控制存储器需选用几片EPROM（2716）用位扩展方式组成。
3．微程序设计
将机器的全部指令系统采用微指令序列实现的过程，叫做微程序设计。
一条机器指令对应一个微程序，11条机器指令应当对应11个微程序。
微指令格式确定后，微程序的横向设计在于正确地选择数据通路，纵向设计在于确定后继微指令地址．事实上，微程序设计的关键在于纵向设计，即如何确定下一条微指令的地址。
通常的做法是先确定微程序分支处的微地址，因为微程序分支处需要进行判别测试。
这些微地址确定以后，就可以在一个“微地址表”中把相应的微地址单元填进去，以免后面的设计中重复使用而未发现，以致造成设计错误。
五、输入输出
输入输出是人机联系的重要手段，输入可采用开关、键盘等方式，输出可采用字符显示或打印输出等方式。
考虑到成本与设备因素，本模型机采用最简单的二进制开关输入和发光二极管显示的方法，换句话说，本模型机中只使用两种“外部设备”：一种是二进制代码开关，它作为输入设备；另一种是发光二极管，它作为输出设备。
本设计为了节省器件，输入输出时可以不设置专门的数据缓冲寄存器。
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，输入的信息也就不变。
输出时，将输出数据送到数据总线BUS上，驱动发光二极管进行显示。
如果采用正规的输入输出方法，可采用相应的器件构成接口电路。
六、组装与调试
1．元器件的布局与连接
由图1看出，数据通路一旦确定之后，在调试过程中将会很少有变化。
因此从组装和调试的角度来看，模型机总框图可划分为如下三个相对独立的功能模块：
(1)运算器、存储器和系统总线
(2)时序产生器
(3)微程序控制器
本模型机所使用的器件较多，布线的工作量相当大，希望同学们认真、细致地工作。
元器件布局的一般原则是尽心能地按功能电路相对集中，这样做的好处是各器件之间的连线较短，同时也便于组装和调试．
为了安装和调试检查方便，集成电路应当以相同方向排列。
通常总是把集成电路片的定位缺口向左，此时它的电源脚在左上角，接地脚在右下角。
这种排列有利于设置电源线与地线。
规整的布线不仅对调试维修带来方便，也可以保证线路可靠地工作，任何马马虎虎的接线将会给调试带来难以想象的后果，因此在布线前必须对布线质量给予高度重视。
2．分调试
按功能模块进行分调是实现总调的前提和基础，因为只有各功能模块工作正常后，才能保证全机的正确运行。
为此必须—步一个脚印、精心做好分调试，切不可赶急图快，以免在未做好分调的情况下进入总调，而最后又不得不返回头来重新分调。
分调的重点放在时序产生器和微程序控制器上。
3．总调
当各模块分调正常后，可将控制器发出的控制信号线接到相应的功能部件中去，转入全机总调试。
总调的第一步，事实上是检查全部微程序流程图。
方法是用单步方式读出并执行微指令。
进行的顺序是：先执行控制台指令的微程序流程图，然后执行机器指令的微程序流程图。
当全部微程序流程图检查完毕后，如果存储器和运算器功能执行正确，就算总调第一步完成。
第二步是在内存中装入包括有全部指令系统的一段程序和有关数据，进一步可采用单指令方式或连续方式执行，以验证机器执行指令的正确性。
第三步是编写一段表演程序，令机器运行。
第四步是运行指导教师给出的验收程序。
如果通过，就算大功告成。