计算机组成原理课程设计---复杂模型机的设计与实现
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。
课程设计复杂模型机设计
课程设计复杂模型机设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握复杂模型机设计的基本原理和方法，培养学生的创新意识和实践能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解并掌握复杂模型机的基本概念、组成原理和设计方法。
2.技能目标：学生能够运用所学知识，独立完成复杂模型机的搭建和调试。
3.情感态度价值观目标：学生培养团队合作精神，提高问题解决能力和创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.复杂模型机的基本概念：介绍复杂模型机的定义、特点和应用领域。
2.复杂模型机的组成原理：讲解复杂模型机的各个组成部分及其功能。
3.复杂模型机的设计方法：介绍复杂模型机的设计原则和方法。
4.复杂模型机的搭建与调试：指导学生进行实际操作，培养学生的动手能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式：1.讲授法：通过讲解复杂模型机的基本概念、组成原理和设计方法，使学生掌握相关理论知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解复杂模型机的应用和设计。
4.实验法：指导学生进行复杂模型机的搭建与调试，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习材料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备充足的实验设备，确保每个学生都能参与到实验环节中来。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，评估其学习态度和理解能力。
2.作业：布置适量的作业，要求学生独立完成，以评估其掌握知识的情况。
3.考试：安排期中考试和期末考试，全面测试学生对课程知识的掌握程度。
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
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SWB SWA 控制台指令0 0 1 011读内存（KRD）写内存（KWE）启动程序（RP）根据以上要素设计数据通路框图,如图3-1：表3-2 微代码的定义微程序24 23 22 21 20- 19 18 17 16 15 14 13 控制信号S3S2 S1 S0 M CN RD M17 M16 A12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1P4BP uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0表3-3 A ，B ，P 字段内容A 字段B 字段 P 字段15 14 13 控制信号12 11 10 控制信号 987控制信号 0 0 0 .0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRI 0 0 1 RS_G 0 0 1 P1 0 1 0 LDDR1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 LDDR2 0 1 1 0 1 1 1 0 0 LDIR 1 0 0 1 0 0 P4 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU_G 1 0 1 11LDAR110 PC_G110 LDPC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。
复杂模型机设计计算机组成原理课程设计
计算机组成原理课程设计任务书班级：学号：姓名：成绩：电子与信息工程学院计算机科学系目录一、设计题目 (1)二、模型机功能概述 (1)三、总体设计 (2)3.1 模型机结构： (2)3.2 微程序控制电路 (3)3.3 指令译码器电路 (5)四、详细设计 (6)4.1 数据格式： (6)4.2指令格式： (6)4.3指令系统 (7)4.4设计微代码 (8)五、实验代码： (10)六、实验步骤： (12)6.1实验连线： (12)6.2写微代码： (12)6.3读微代码与校验微代码： (14)6.4写机器指令 (14)6.5读机器指令与校验机器指令： (15)6.6运行程序 (15)七、测试源程序与结果分析 (16)八、认识体会 (17)九、参考文献 (17)计算机组成原理课程设计报告书一、设计题目复杂模型机设计二、模型机功能概述以EL-JY-II计算机组成原理教学实验系统为平台，根据模型机的结构，与内部的指令译码电路、微指令译码电路与微指令格式等设计一套指令系统，指令系统中包括传送类指令、算术运算指令、逻辑运算指令、输入/输出与转移指令；寻址方式包括寄存器寻址、直接寻址与立即寻址等。
设计机器指令格式以与微程序，按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序，装载代码到EL-JY-II实验系统中并运行。
系统采用“基板+扩展板（CPU板）”形式；系统公共部分如数据输入/输出和显示、单片机控制、与PC机通讯等电路放置在基板上，微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路放置在扩展板上。
此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。
1.运算器又是有299，74LS181完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，与三个通用寄存器Ax，Bx，Cx等组成。
2.控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器与相应的译码电路组成。
3.存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。
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。
计算机组成原理课程设计-复杂模型机的设计与实现
课 程 设 计复杂模型机的设计与实现范加林200926972011 年 12 月设计题目学 号专业班级 学生姓名指导教师计算机科学与技术 09-2郭骏一、课程设计目的与要求设计目的：本课程设计是《计算机组成原理》课程之后开设的实践环节课程。
通过本课程设计，使学生进一步加深对计算机原理系列课程相关内容的理解，掌握CPU设计的基本方法和计算机系统的组成原理，进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；锻炼计算机硬件的设计能力、调试能力；培养严谨的科学实验作风、良好的工程素质及团队协作精神，为今后的工作打下基础。
设计要求：基于计算机组成原理教学实验系统设计并实现一个具有16条机器指令、采用微程序控制器的8位计算机。
并根据设计课题要求，给出模型机的设计方案（包括指令系统和硬件结构）。
画出所设计计算机的硬件连接图，针对所设计的指令系统编写出相应的微程序。
对所设计的计算机进行安装与调试。
编写测试程序，对系统进行验证。
编写课程设计报告。
二、指令格式和指令系统（一）指令格式1、数据格式其中第7位为符号位，数值表示范围是：-1≤X＜1。
2、指令格式模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。
⑴算术逻辑指令设计9Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器，并规定：其中，OP-CODE为操作码，⑵访问指令及转移指令模型机设计2条访问指令，即存数（STA）、取数（LDA），2条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC），指令格式为：其中“0 0 M ”为源码段，2OP-CODE为目的码段（LDA、STA指令使用）。
D为十六位地址段（低八在前，高八随后），M为源寻址模式，其定义如下：⑶ I/O指令输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：⑷停机指令指令格式如下：HALT指令，用于实现停机操作。
（二）、指令系统本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。
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—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。
计算机组成原理模型机设计与实现
学号：武汉华夏理工学院程设课计课程名称计算机组成原理目模型机设计与实现题专业班级姓名成绩指导教师田小华年月日12201627武汉华夏理工学院信息工程系课程设计任务书课程名称：计算机组成原理指导教师：田小华软件与信息安全班级名称：开课教研室：一、课程设计目的与任务理解计算机系统各个功能部件的功能、结构和工作原理，正确理解各功能部件之间的相互关系及其在计算机系统中所起的作用；掌握计算机系统各个功能部件的设计和分析技术，包括数据与指令的编码、存储器、运算器、输入输出接口等。
在此基础上，使学生通过理论与实践的结合，利用基本模型计算机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握中央处理器的基本结构和控制流程，掌握机器指令执行的基本过程，熟悉微程序控制器的基本结构和微程序设计技术的主要技巧，理解一条机器指令与一段微程序的关系，明确高级语言指令与微指令的对应关系，充分理解控制信息流利用数据通路完成对数据流的加工处理的过程。
通过课程设计，使学生将所学专业知识综合运用，在实践活动中积累经验，增长才干，训练学生独立工作能力，激发学生的学习热情，培养学生的自主创新精神，养成务实严谨的工作作风。
二、课程设计的内容与基本要求1.按给定的数据格式、机器指令格式和微指令格式，利用基本的数字逻辑器件，设计—台微程序控制的模型计算机。
，并用微指令编写微程序，实现每条机器指令的功能。
2.设计五条机器指令:IN,ADD,STA,OUT,JMP教学实验平台上实现基本模型机方案：3.在TD-CMA及SWB的功能；⑵确定微程序控制流程，掌握控制台操作；⑶输⑴建立数据通路，定义开关SWA 入编写的五条机器指令的微程序序列；⑷输入实验机器指令程序序列；⑸设计基本模型的物理连线；⑹完成微程序的调试，实现实验机器指令程序的功能。
完成模型机调试任务后，整理课程设计资料，撰写课程设计报告。
课程设计报告内容包括：①模型机数据通路图；②微程序控制器逻辑模块图；③微程序控制流程图；④元件排列图；⑤⑥调试小结。
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。
实验六：复杂模型机的设计与实现精编版
实验六：复杂模型机的设计与实现精编版MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】实验五复杂模型机的设计与实现一、实验目的综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。
二、实验设备Dais-CMX16+计算机组成原理教学实验系统一台，实验用导线若干。
三、数据格式及指令系统1.数据格式其中第7。
2.指令格式模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。
⑴算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：其中，OP-CODE其中9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表5-1。
⑵访问指令及转移指令模型机设计2条访问指令，即存数（STA）、取数（LDA），2条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC指令使用）。
D为十⑶I/O指令输入（IN）和输出（⑷停机指令 指令格式如下：HALT 3. 指令系统本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令9条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。
下表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
表5-1图5-1复杂模型机微程序流程图按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代四、实验方法㈠键盘操作⑴首先卸去实验连接，然后按如下操作，把系统工作方式设为“微控／在线”。
在待命状态0下按【减址】键，LCD 显示器显示工作模式选项：按【增址】键，将光标移到“MUD ”微程序模式，按【减址】键确定后，系统先询问用户是否使用搭接方式，按【增址】键选择“y ”（搭接）或“n ”（在线），按【减址】键确定：接着系统询问用户是否使用扩展I/O 方式，按【增址】键选择“y ”（扩展I/O ）或“n ”（微控制器关联），按【减址】键确定：确定设置后，系统返回待命状态0。
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——模型机(正文)
模型机设计一、设计目的：1.掌握整机动态工作过程2.了解微程序控制器的设计，构建指令系统3.组建模型机，编写应用程序进行调试二、设计器材：EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。
三、设计要求：认真预习相关知识和内容，设计指令系统，编写微程序：（1）指令在8条以上（2）寻址方式包括：寄存器寻址、直接寻址、立即数寻址（3）数据由键盘输入（4）由数码管显示数据四、模型机结构：图1 模型机结构框图图1中运算器ALU由U7—U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。
微控器部分控存由U13—U15三片2816构成。
除此之外，CPU的其它部分都由EP1K10集成（其原理见系统介绍部分）。
存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H—FFH。
输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动电路构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。
在开关方式下，输入设备由16位电平开关及两个三态传输芯片74LS244构成，当DIJ-G为低电平时将16位开关状态送上数据总线。
在键盘方式或联机方式下，数据可由键盘或串口输入，然后由监控程序直接送上数据总线，因而外加的数据输入电路可以不用。
五、指令编码：表1 微代码表微地址（八进制）微地址（二进制）微代码（十六进制）00 000000 007F8801 000001 005B4202 000010 016FFD06 000110 015FE507 000111 015FE510 001000 005B4A11 001001 005B4C12 001010 014FFB13 001011 007FC114 001100 01CFFC20 010000 005B6522 010010 005B4723 010011 005B4624 010100 007F1525 010101 02F5C127 010111 018FC130 011000 0001C131 011001 0041EA32 011010 0041EC33 011011 0041FC34 011100 0041F335 011101 0041F636 011110 3071F737 011111 3001F940 100000 0379C141 100001 010FC142 100010 011F4145 100101 007F2052 101010 0029EB53 101011 9403C154 101100 0029E055 101101 6003C162 110010 0003C163 110011 0029F565 110101 B803C166 110110 0C03C167 110111 207DF870 111000 000DC171 111001 107DFA72 111010 000DC173 111011 06F3C874 111100 FF73C975 111101 016E10六、微程序本次课程设计我们组选择的第一个程序设计是实现输入一个一位十进制数，将其扩大5倍后以BCD码输出，程序段如表2所示。
复杂模型计算机的设计_计算机组成原理
课程设计报告课程名称计算机组成原理课题名称复杂模型计算机的设计（一）专业计算机科学与技术班级学号姓名指导教师陈华光、陈多2011年8 月29 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称课题复杂模型计算机的设计专业班级学生姓名学号指导老师陈华光、陈多审批陈华光任务书下达日期2011年8月29 日任务完成日期2011年9月5日一、设计内容与设计要求1．设计内容模型机是由五个部分组成的计算机，通过它可以理解计算机整机的结构及功能，理解CPU、存储器、中断控制器、总线的结构及实现逻辑和各部件之间的接口关系。
本次课程设计的主要内容是利用西安唐都公司的TDN-CM++的内部可编程资源，设计一个模型计算机。
本课程设计的主要目的是通过部件级的模型机的设计和调试，使学生理解计算机由5部分组成，掌握计算机的工作过程，从“指令—微指令—微操作”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念，并培养学生分析和解决实际问题的能力，同时增强学生的动手能力。
2．设计要求：(1) 借助于TDN-CM++的内部可编程资源，运算器单元，控制存储器，微命令寄存器，地址转移逻辑，微地址寄存器，控制时序信号单元，寄存器组，总线，输入\输出单元等，用微程序的方式设计一台的模型计算机。
设计包括模型计算机组成的设计，指令系统的设计，并用汇编语言完成设计并调试成功。
(2) 复杂模型机的设计要求(参考P107-115)模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、访问及转移指令和停机指令。
设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址。
设计2条访内指令，即存数（STA）、取数（LDA），2 条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC）。
设计2 条I/O 指令，输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令。
设计停机指令1条用单字节表示。
(3) 调试的程序第一组地址（H）内容（H）助记符说明$P00 44 IN 01 R0 INPUT device->R0$P01 46 IN 01 R2 INPUT device->R2$P02 98 ADC R2 R0 R2+R0+CY->R0$P03 81 MOV R0 R1 R0->R1$P04 F5 RLC R1 R1 R1右移一位$P05 0C BZC 00 00 00->PC$P06 00第二组地址（H）内容（H）助记符说明$P00 45 IN 01 R1 INPUT device->R1$P01 00 LDA 00 00 R0 (20)-> R0$P02 20$P03 86 MOV R1 R2 R1->R2$P04 A8 SBC R2 R0 R2-R0-CY->R0$P05 F5 RLC R1 R1 R1右移一位$P06 0C BZC 00 00 00->PC$P07 00第三组地址（H）内容（H）助记符说明$P00 46 IN 01 R2 INPUT device->R2$P01 84 MOV R2 R0 R2-> R0$P02 44 IN 01 R0 INPUT device->R0$P03 98 ADC R2 R0 R2+R0+CY->R0$P04 E2 COM R2 NOT R2 ->R0$P05 D6 STA 00 0A R2 R2 ->(0A)$P06 0A$P07 0C BZC 00 00 00->PC$P08 00在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并进行适当的分析。
计算机组成原理课程设计---复杂模型机的设计与实现
课程设计报告书所属课程名称计算机组成原理课程设计题目复杂模型机的设计与实现2012年6 月8日目录第一章课程设计内容及要求 (3)第二章总体设计 (4)第三章数据格式及指令系统 (5)第四章实验步骤 (8)第五章课程设计心得 (14)第六章参考文献 (15)第一章课程设计内容及要求综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。
⑴模型机规定采用定点补码表示法表示数据,且字长为8位。
⑵模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、存数指令、取数指令、转移指令和停机指令，设计一台微程序控制的模型机。
⑶根据设计，在实验台上组装调试通过。
⑷用16条指令，编写一个汇编语言程序，调试通过。
第二章 总体设计复杂模型机的数据通路框图如图3—16所示。
根据复杂模型机的硬件电路设计监控软件（机器指令），再根据机器指令要求，设计微程序流程图及微程序，最后形成16进制文件。
W/RCS2CS1 CS0 SWBCE 输入设备数据总线△ALUBS3S2 S1 S0M CN⇑⇑DR1(74273) DR2(74273)LDDR1 LDDR2 R0(74374)R0BLDR0 IR (74273)LDIR时序微控器PC (74161)LDPCLDAD△PCBAR(74273)LDAR地址总线W/RCECELEDBW/RCE 输出设备CPU图3-16 数据通路框图译 码 器ALURAM74LS299 T4299BR1(74374)R1BLDR1 R2(74374)R2BLDR2第三章 数据格式及指令系统1、数据格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为8位，其格式如下：其中第7位为符号位，数值表示范围是：－1≤X ＜1。
2、指令格式模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、存数指令、取数指令、转移指令和停机指令。
⑴ 算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，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，并规定：9条算术逻辑指令的名称、功能具体见表3－8。
计算机组成原理课设报告及代码之复杂模型机设计
.课程设计报告课程名称：计算机组成原理题目名称：复杂模型机设计专业名称：计算机科学与技术班级：2013240203学生姓名：李俊同组同学：丰翔王兆宇学号： 201324020311指导教师：兰勇完成时间：2016年1月8 日目录一、课程设计概述 (3)1.1 课程设计的教学目的 (3)1.2 课程设计任务和基本要求 (3)1.3 设计原理 (4)二、规定项目的实验验证 (4)2.1 设计原理 (4)2.2 操作步骤 (13)三、指定应用项目的设计与实现 (18)3.1设计任务 (18)3.2任务分析以及解决方案 (18)四、收获和体会 (19)4.1 我的收获与体会 (15)一、课程设计概述1.1 课程设计的教学目的本课程设计的教学目的是在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，深入掌握数据信息流和控制信息流的方法，进一步加深对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。
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。
1.2 课程设计任务和基本要求本课程设计以TD—CMA计算机组成原理教学实验系统为平台完成。
1. 按给定的数据格式和指令系统，理解微程序控制器的设计原理。
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微指令代码。
3. 连接逻辑电路，完成启动、测试、编程、校验和运行，并观测运行过程和结果。
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有机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，建立计算机的整机概念，掌握计算机的控制机制。
7. 按指定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TD—CMA实验系统并运行，实现应用要求。
计算机组成原理课程设计
附件一湖南工业大学课程设计资料袋计算机与通信学院（系、部）2015 ~ 2016学年第2学期课程名称计算机组成原理指导教师杨伟丰职称教授学生姓名顾宏亮专业班级软件1403学号14408300328题目复杂模型机的设计成绩起止日期2016年6月20日～2016年6月21日目录清单附件二湖南工业大学课程设计任务书2015 —2016学年第2学期计通学院（系、部）软件专业1403班级课程名称：计算机组成原理设计题目：复杂模型机的设计完成期限：自2016年6月20日至2016年6月21日共1周指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日附件三设计说明书计算机组成原理复杂模型机的设计起止日期：2016年6月20日至2016年6月21日学生姓名顾宏亮班级软件1403学号14408300328成绩指导教师(签字)计算机与通信学院（部）2016年7月1日设计题目：复杂模型机的设计一、设计目的综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的模型计算机。
二、设计内容根据复杂模型机的指令系统，编写实验程序，并运行程序，观察和记录运行结果。
三、预备知识1、数据格式8位，其格式如下：1≤X＜1。
2、指令格式模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问存储器、转移指令和停机指令。
（1）算术逻辑指令（2）访存指令及转移指令模型机设计2条访存指令，即存数（STA）、取数（LD），2条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果，M（3）I/O指令OUT指令中，addr=10时，表示选中“OUTPUT UNIT”中的数码块作为输出设备。
（4）停机指令3、指令系统复杂模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。
表2-3列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
四、设计环境1、ZY15Comp12BB计算机组成原理教学实验系统一台2、排线若干3、PC机一台五、设计原理复杂模型机的数据通路框图如图1。
计算机组成原理模型机设计与实现
计算机组成原理模型机设计与实现Last updated on the afternoon of January 3, 2021武汉华夏理工学院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专业班级姓名成绩指导教师田小华2016 年 12 月 27 日武汉华夏理工学院信息工程系课程设计任务书课程名称：计算机组成原理指导教师：田小华班级名称：开课教研室：软件与信息安全一、课程设计目的与任务理解计算机系统各个功能部件的功能、结构和工作原理，正确理解各功能部件之间的相互关系及其在计算机系统中所起的作用；掌握计算机系统各个功能部件的设计和分析技术，包括数据与指令的编码、存储器、运算器、输入输出接口等。
在此基础上，使学生通过理论与实践的结合，利用基本模型计算机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握中央处理器的基本结构和控制流程，掌握机器指令执行的基本过程，熟悉微程序控制器的基本结构和微程序设计技术的主要技巧，理解一条机器指令与一段微程序的关系，明确高级语言指令与微指令的对应关系，充分理解控制信息流利用数据通路完成对数据流的加工处理的过程。
通过课程设计，使学生将所学专业知识综合运用，在实践活动中积累经验，增长才干，训练学生独立工作能力，激发学生的学习热情，培养学生的自主创新精神，养成务实严谨的工作作风。
二、课程设计的内容与基本要求1.按给定的数据格式、机器指令格式和微指令格式，利用基本的数字逻辑器件，设计—台微程序控制的模型计算机。
2.设计五条机器指令:IN,ADD,STA,OUT,JMP，并用微指令编写微程序，实现每条机器指令的功能。
3.在TD-CMA教学实验平台上实现基本模型机方案：⑴建立数据通路，定义开关SWA及SWB的功能；⑵确定微程序控制流程，掌握控制台操作；⑶输入编写的五条机器指令的微程序序列；⑷输入实验机器指令程序序列；⑸设计基本模型的物理连线；⑹完成微程序的调试，实现实验机器指令程序的功能。
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计算机组成原理课程设计一~复杂模型机的设计与实现
课程设计
2011 年 12 月
设计题目 学生姓名
学 号 专业班级 指导教师
复杂模型机的设计与实现
范加林
20092697
计算机科学与技术09-2
郭骏
一、课程设计目的与要求
设计目的：本课程设计是《计算机组成原理》课程之后开设的实践环节课程。
通过本课程设计，使学生进一步加深对计算机原理系列课程相关内容的理解，掌握CPU设计的基本方法和计算机系统的组成原理，进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；锻炼计算机硬件的设计能力、调试能力；培养严谨的科学实验作风、良好的工程素质及团队协作精神，为今后的工作打下基础。
设计要求：基于计算机组成原理教学实验系统设计并实现一个具有16条机器指令、采用微程序控制器的8位计算机。
并根据设计课题要求，给出模型机的设计方案(包括指令系统和硬件结构)。
画岀所设计计算机的硬件连接图，针对所设计的指令系统编写出相应的微程序。
对所设计的计算机进行安装与调试。
编写测试程序, 对系统进行验证。
编写课程设计报告。
二、指令格式和指令系统
(-)指令格式
K数据格式
模型机规定采用定点补码表示数据，且字长为
8位，其格式如下:
7 6 5 4 3 2 1 0
符号尾数
其中第7位为符号位, 数值表7K范是：W X<lo
2、指令格式
模型机设计四大类指令共16条,其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。
(1)算术逻辑指令
设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下:
7 6 5 4 3 2 1 0
OP-CODE Rs Rd
其中，OPCODE为操作码，Rs为源寄存器,
Rd为目的寄存器，并规定:
Rs 或Rd选定的寄存器
00R0
01R1
10R2
11R3
9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见
7-12-1o
⑵访问指令及转移指令
模型机设计2条访问指令，即存数(STA)、取数(LDA) , 2条转移指令，即无条件转移(JMP)、结果为零或有进
位转移指令（BZC）,指令格式为:
其中“00 M”为源码段，2OP-CODE为目的码段（LDA、STA指令使用）。
D为十六位地址段（低
八在前，高八随后），M为源寻址模式，其定义如下:
⑶I/O指令
输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指
令，其格式如下:
⑷停机指令
指令格式如下:
HALT指令，用于实现停机操作。
（二）、指令系统
本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。
下表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码，并将二进制代码表转换成十六进制格式文件。
三、复杂模型机数据通路图。
四、微程序控制器原理、设计方法及步骤。
（一）、微指令格式
（二人复杂模型机微程序流程
（见下页图示）
PDC 妣 INC
AND CPL
RRC RLC
Rs->Rd 、 ‘ 6A
G
\ 6C0
Rs->BUS
BUS->BL
I 6A1 J 6C
Rd->BUS BUS->AL
I 6A2
J 6C2
A+B+C ->Rd
A-B-C ->Rd
、
‘ 720
-6EC
、，
、
• 76C
i 780
Rs->BL6 BUS->BL
Rd->BUS BUS-冶
L
Fd->BJS EUS->flL
、 ‘ 721
J 6E1
I 741
、 • 76
、• EUS^)Rd |
AL ->BUS 1
BUS->Rd |
RRC A->Rd
RLC R->Rd
J 6E2 A$3->Rd
皆
+
z
801
皆
皆
运疔微遅序
、
道
接）
‘ 69©
ROM-> BUS
BU5->BL
、‘ 601
FC+i
ROM->BH |
X
变址〕U〔相对）IN
\
・646、‘ 66G-7A0
ROM
・〉BUS
8US->BL
RCM->BUS
BJS->&L
I/0->Rd
、‘ 641、‘ 661皆
PC+i
ROM->BH
PC+i
ROM->8H
、‘ 642、‘ 662
SP-)AX
BUS->flX
、‘ 66c
AX+1
■
f
、，642
602AX+BX->BX
HQLT CLR
PP-X AV6->BUS
J 7E1 , I /
AX-1->PC z 001
BX->BLS
BU5->fR
RQM->3US|
BUSTIR |
（三人十六进制格式微程序文件。
$M00018110
$M0101ED82
$M0200C060
$M0300E004 $M04028201
$M0500E006
$M0600B007
$M0701A20F
$M0800E00C
$M0900E00A
$MOAOOAOOB
$M0B070A01
$M0C028201
$MODOOEOOA
$M0F959A01
$M1001ED92
$M1100ED94
$M1200A017
$M13018001
$M14002018
$M16099A01
$M17070A10 $M18O68A11
$M1900E01A $M1AOOBO1B
$M1BO1A21C $M1C959AO1
$M1EF59AO1 $MlF00E008
$M20001001 $M2101ED83
$M2201ED85 $M2301A216
$M2401ED99 $M2501A21E
$M2601ED7F $M2701ED89
$M28018028
五、调试情况。
；复杂模型机程序
#LOAD n MXJ4.IS n；预调入指令系统/微程序
org 0
start:
IdaJ rO,OOOOh in r2,iol sta_x 0030H,r2
and r0,r2 out ioh,rO mov r39r2 clr rl sbc
r2,r0 inc rl,rO cpl rO rr r2,r0 rl rl,rO adc
rO,rl bnzc_d start jmp_r -4 halt end
运行无误。
六、课程设计收获。
本次实验大体上分为三步。
首先，是连接调试。
其次，装载课程设计指导书上设计的程序并测试运行，通过观察运行情况和数据在总线上的流动,了解
各功能部件的工作原理和工作机制以及流程图各指令的含义。
最后，自己设计程序并装载运行并检验运行结果。
对于自己要设计的程序首先根据题目要求写出它的汇编格式，再根据这个汇编格式写出机器指令并设计出微程序流程图。
最后根据所设计的微程序流程图写出其微指令代码。
这些工作完成后把所设计的机器指令和微程序代码改写成指定的格式装载到实验系统上运行，观察运行过程和设计目的是否一致。
如果不一致,要进行适当的修改直到一致为止。
经过多次修改，最终实现设计要求。
通过这次实验设计是我加深了对机器指令和微指令的理解和计算机计算流程的了解。
本次课程设计我们要设计一台微程序控制的模型机，了解了一个比较成熟的模型机的实现，完成对计算机组成原理这门课程的综合应用, 达到学习本书的作用.作为一个计算机系学生这是必需掌握的。
使我们对数据选择器、移位器、加法器、运算器、存储器和微程序控制器，有了比较透彻的认识。
由于计算机设计的部件较多、结构原理较复杂，对于我们这样的初设计者来说感到无从下手。
在设计过程中，我们从开始的粗略的一个概念,到中间的疑惑与焦虑，到解决了问题的快乐。
这对于我们以后工
作也有着很大的好处，培养了我们遇到问题，分析问题，解决问题各个方面上的能力。