计算机组成原理课程设计DOC（完整版）

《计算机组成原理课程设计》是一份完整的教学文档，旨在帮助学生深入理解计算机硬件的基本组成、机器指令设计、执行过程以及微程序控制器的工作原理。在这个设计过程中，学生将使用蒋君和于启红两位老师的微程序分析和设计仿真软件，通过实践来熟悉基本模型机的微程序执行。 课程设计的主要目标包括： 1. 了解计算机硬件的基本组成部分，例如CPU、运算器、控制器、存储器等。 2. 探讨机器指令的设计，包括指令格式、操作码和地址字段。 3. 理解机器指令在计算机中的执行流程，涉及取指、译码、执行和回写等步骤。 4. 学习微程序控制器的工作原理，特别是微指令的格式设计和执行方式。 5. 分析微指令的字段类型，包括不译码、直接译码和字段间接编码字段。 6. 研究微指令的执行顺序，掌握次地址的产生方式以及在何种情况下次地址字段指示下一条微指令的地址。 7. 学习如何在微程序中处理分支，并在设计机器指令时避免微地址冲突。 8. 识别所有指令都需使用的微指令，以及微指令微地址的布局原则。 9. 了解内存读写操作为何通常需要两条微指令，并研究如何根据机器指令选择和使用特定寄存器。 10. 设计新的机器指令，如数据传送、减法、逻辑运算等，并相应修改微程序。 设计任务包括： 1. 在原有基础上增加新的机器指令，如MOV、SUB、AND、OR和XOR，设计它们的指令格式，并更新微程序以支持这些新指令。 2. 编写课程设计报告，阐述设计思路，包括指令分支的实现、微指令微地址的重新安排、微指令编码的设计，以及绘制微流程图进行说明。 3. 根据模型机的硬件结构设计10条机器指令，利用仿真系统编写微程序，并编写具有实用功能的机器指令程序，通过仿真验证微程序的正确性。 硬件结构方面，模型机的CPU包括运算器和控制器，运算器由ALU、暂存器和通用寄存器组成，能执行48种运算。控制器包含程序计数器、指令寄存器、地址寄存器等，每个组件都有相应的控制微命令，如PC的LOAD、LDPC和P1，IR的LDIR，以及AR的LDAR等，这些命令控制着指令的读取、执行和地址的更新。 通过这个课程设计，学生将能够理论联系实际，深入理解计算机内部的工作机制，为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。