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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。
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。
基础模型机的设计与实现分析。
南京晓庄工学院信息工程学院计算机组成原理课程实验报告实验名称:基础模型机械级专业课的设计与实施:ClassNo .计算机专业14班1班:14131521名称:尹玉香的学术头衔:姓名:学生编号:姓名:时间:12月10日，XXXX一、实验的目的和要求:1.该系统在掌握元器件电路实验的基础上，进一步组成基本模型实验计算机。
2.设计五条机器指令，编写相应的微程序，对机器进行具体调试，掌握整机软硬件组成的概念。
二、实验设备、装置和环境:DWCC——计算机组成原理系统基本模型机的设计与实现：ClassNo .计算机专业14班1班:14131521名称:尹玉香的学术头衔:姓名:学生编号:姓名:时间:12月10日，XXXX一、实验的目的和要求:1.该系统在掌握元器件电路实验的基础上，进一步组成基本模型实验计算机。
2.设计五条机器指令，编写相应的微程序，对机器进行具体调试，掌握整机软硬件组成的概念。
二、实验设备、装置和环境:设备名称、规格、型号备注、计算机组成原理系统DWCC:在组件实验过程中，每个组件单元的控制信号都是通过人工模拟产生的，本实验将在微程序的控制下自动产生每个组件单元的控制信号，实现特定指令的功能。
这里，实验计算机的数据通路的控制将由微程序控制器完成。
中央处理器从存储器中取出一条机器指令，并通过一系列微指令从指令执行结束开始完成一个指令周期，即一条机器指令对应一个微程序。
(1)在前面的实验中已经详细描述了微控制器部分(2)主存储器的读、写和运行。
为了将程序或数据加载到主存储器的随机存取存储器中，并检查写入是否正确以及能否在主存储器中运行程序，必须设计三个控制操作微程序。
内存读取操作:在主清除开关切换后，当控制开关SWC和SW A设置为“0 0”时，内存写入操作:在主清除开关被切换后，当控制开关SWC和SW A被设置为“0 1”时，通过根据需要连接导线，然后按下“启动操作”开关，可以手动连续写入主存储器RAM。
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。
本科生课程实习基本模型机的设计与实现课程计算机组成与结构名称学生XXX姓名学生20151162XXXX学号所在计算机科学与技术专业所在计科11XX班级指导教师彭小红职称系主任成绩目录1.......................................................... 设计任务与要求2 1.1............................................................. 设计目的2 1.2............................................................. 设计内容21.3............................................................. 设计要求22................................................................. 设计思想2 2.1........................................................ 主要使用芯片22.2............................................................. 基本原理23................................................................. 设计方案3 3.1........................................................... 程序流程图3 3.2............................................................... 接线图43.3............................................................. 模块功能54.......................................................... 测试结果及分析5 4.1............................................................. 测试过程54.2............................................................. 测试结果55................................................................... 源程序56..................................................................... 总结7基本模型机的设计与实现（专业：计算机科学与技术，学号：20151162XXXX，姓名：XXX）指导教师：彭小红）1设计任务与要求1.1设计目的综合运用所学过的计算机原理知识，在理解计算机各功能部件工作原理上，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，将微程序控制器模块、运算器模块同存储器模块联机，组成一台基本模型计算机。
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。
模型机设计与实现报告一、引言随着计算机技术的快速发展，模型机已经成为了一个重要的研究领域。
模型机的设计和实现不仅可以帮助人们更好地理解计算机基本原理，而且还可以培养学生的动手能力和创新思维。
本文将介绍我们小组设计和实现的一台模型机，包括设计思路、硬件和软件实现，以及功能和应用。
二、设计思路我们的模型机以现代计算机的基本原理为基础，采用冯·诺依曼结构。
核心思想是将计算机分为五大部分：中央处理器（CPU）、内存（Memory）、输入设备（Input）、输出设备（Output）和控制器（Control Unit）。
CPU 是整个计算机的核心，负责处理数据和指令。
Memory存储程序和数据。
Input和Output分别处理用户的输入和输出。
Control Unit负责控制整个计算机的工作流程。
三、硬件实现我们的模型机采用了简化的硬件组件，包括：- 中央处理器（CPU）：采用单核心的微处理器，包括算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU）。
- 内存（Memory）：采用随机存取存储器（RAM），用于存储指令和数据。
- 输入设备（Input）：采用键盘作为输入设备，用户可以输入数据和指令。
- 输出设备（Output）：采用显示器作为输出设备，用户可以查看计算结果。
- 控制器（Control Unit）：采用简单的控制电路，用于控制各个硬件组件的工作流程。
四、软件实现我们使用汇编语言编写了一套简单的指令集，包括数据传输指令、算术运算指令和控制指令等。
同时，我们还编写了一套操作系统，用于管理内存、处理输入输出和控制程序的执行流程。
五、功能和应用我们的模型机具备基本的计算功能，可以进行加减乘除等算术运算，并可以支持条件判断和循环等控制结构。
同时，我们还支持了一些额外的功能，比如可以调用指定的函数和库，可以进行简单的图形化界面设计等。
我们的模型机可以用于教学、研究和娱乐等领域。
对于学生而言，可以帮助他们更深入地理解计算机原理，提高动手能力。
基本模型机实验报告一、实验目的本实验旨在通过构建一个基本模型机，深入了解计算机的工作原理，包括数据的二进制表示、指令执行、内存管理以及简单的输入输出。
二、实验设备1. 微处理器（如 Intel 8080）2. 存储器芯片（如 Intel 2114）3. 输入设备（如开关或键盘）4. 输出设备（如LED灯或显示器）5. 电源三、实验步骤步骤一：构建模型机根据实验设备，将微处理器、存储器、输入设备和输出设备连接起来，形成一个简单的模型机。
确保所有连接正确无误，电源供应稳定。
步骤二：数据表示与存储在模型机中，使用二进制数表示数据。
将数据存储在存储器中，并观察数据在存储器中的表示形式。
例如，使用开关模拟二进制数的0和1，将开关按下表示0，不按下表示1。
步骤三：指令执行编写简单的汇编指令，如加法指令，并在模型机上执行。
观察指令的执行过程，包括取指令、解码指令、执行指令和写回结果等步骤。
步骤四：内存管理模拟内存的读写操作，了解内存地址的概念以及如何通过地址访问存储在内存中的数据。
观察内存地址的增加和减少对数据读写的影响。
步骤五：输入输出操作通过输入设备输入数据，观察模型机如何将输入的数据存储在内存中。
然后通过输出设备输出数据，了解输出数据的表示形式。
四、实验结果与分析通过本次实验，我们了解了计算机的基本工作原理，包括数据的二进制表示、指令执行、内存管理和输入输出操作。
在实验过程中，我们观察到微处理器负责执行指令，存储器用于存储数据和指令，输入设备用于输入数据，输出设备用于输出数据。
此外，我们还了解了内存地址的概念以及如何通过地址访问存储在内存中的数据。
五、结论与建议本次实验使我们深入了解了计算机的基本工作原理，并掌握了构建简单模型机的方法。
为了进一步提高实验效果，建议在未来的实验中增加更多的设备和功能，例如中断处理、多任务处理等，以便更全面地了解计算机的工作原理。
同时，建议在实验过程中注重细节和观察，以便更好地理解实验结果和原理。
计算机组成原理课程设计报告基本模型机的设计与实现
本次课程设计的任务是完成一个基本模型机的设计与实现。
设计经过综合运用了以前所学计算机原理的知识,依照设计要求和指导,实现了一个基本的模型计算机。
本模型机实现的功能有：IN（输入）,OUT （输出），ADD（加法），SUB（减法），STA（存数），JMP（跳转）。
设计进行开始,在了解微程序的基本格式,及各个字段值的作用后,按微指令格式参照指令流程图，设计出程序以及微程序，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码转换为联机操作时的十六进制格式文件。
根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址。
设计的加法和减法中,被加数和被减数都由调试人员输入,而加数和减数都从存储器中读取.最后上机调试，各个功能运行结果正确。
关键词:基本模型机；机器指令；微指令
目录
1、课程设计题目-
2、实验设备-
3、课程设计步骤-
3.1、所设计计算机的功能和用途-
3.2、指令系统-
3.3、总体结构与数据通路-
3.4、设计指令执行流程-
3.5、微指令代码化-
3.6、组装和调试-
4、课程设计总结-
5、附录-8附录1：数据通路图-8附录2：微程序流程图-9附录3：实验接线图-10附录4：实验程序及微程序-11附录5：。
