模型机设计

哈工程模型机课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解哈工程模型机的硬件结构及其工作原理，掌握模型机的指令集和编程方法。

2. 使学生掌握模型机的操作流程，了解计算机系统从硬件到软件的层次结构。

3. 引导学生了解计算机发展史，认识哈工程模型机在我国计算机事业中的地位和作用。

技能目标：1. 培养学生运用模型机进行基本程序设计的能力，提高编程技巧和问题解决能力。

2. 培养学生动手实践和团队协作能力，通过模型机的组装、调试和运行，锻炼实际操作能力。

3. 培养学生独立思考和创新能力，学会在现有模型机基础上进行功能拓展和优化。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对计算机硬件和软件的兴趣，培养学习计算机科学的热情和积极性。

2. 增强学生的国家荣誉感和使命感，认识到学习计算机技术对我国科技发展的重要性。

3. 引导学生树立正确的价值观，明白科技进步应服务于社会、造福于人类。

课程性质分析：本课程为实践性较强的学科，要求学生在理论学习的基础上，通过动手实践，达到学以致用的目的。

学生特点分析：针对高年级学生，具备一定的计算机基础知识和编程能力，求知欲强，善于思考，具备一定的自主学习能力。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，以学生为主体，教师为主导，培养学生的实际操作能力和创新精神。

通过具体的学习成果分解，为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 理论部分：（1）哈工程模型机硬件结构及原理：包括CPU结构、内存管理、I/O设备接口等。

（2）模型机指令集与汇编语言：介绍指令的种类、格式，汇编语言的基本语法和使用方法。

（3）计算机系统层次结构：从硬件到软件，分析计算机系统的各个层次及其相互关系。

2. 实践部分：（1）模型机编程与调试：运用汇编语言进行程序设计，学习编程技巧，进行程序调试。

（2）模型机操作与运行：掌握模型机的操作流程，进行实际操作，观察运行结果。

（3）功能拓展与优化：在现有模型机基础上，进行功能拓展和优化，提高模型机的性能。

计算机硬件课程设计--简单模型机设计计算机硬件综合课程设计报告简单模型机设计一、设计要求硬件：TDN-CM+计算机组成原理实验系统一台，PC机一台，排线若干，串口线一根。

软件：CMP软件二、设计目的1.通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。

2.通过这次课程设计，建立整机的概念，对程序进行编辑，校验，锻炼理论联系实际的能力。

3.通过本次课程设计熟悉和训练设计思路与实现方法。

4.通过本次课程设计锻炼团队合作的能力和团队问题的解决。

三、设计电路及连线设计电路及连线实验图如下图1-1所示。

图1-1 简单模型机连线图四、设计说明本次课程设计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。

本次课程设计采用五条机器指令：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 微程序入口地址IN 0000 0000 “INPUT DEVICE ”中 10的开关状态→R0 0001 0000 ×××× ×××× R0+[addr]→R0 110010 0000 ×××× ×××× R0→[addr] 120011 0000 ×××× ×××× [addr]→BUS 130100 0000 ×××× ×××× addr →PC 14ADDaddrSTA其中，IN 为单字长（8位），其余为双字长，×××× ××××为addr 对应的二进制地址码。

15首劝学诗1.《劝学》唐·颜真卿三更灯火五更鸡，正是男儿读书时。

黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。

2.《白鹿洞二首·其一》唐·王贞白读书不觉已春深，一寸光阴一寸金。

不是道人来引笑，周情孔思正追寻。

3.《金缕衣》唐·杜秋娘劝君莫惜金缕衣，劝君惜取少年时。

有花堪折直须折，莫待无花空折枝。

4.《劝学诗》唐·韩愈读书患不多，思义患不明。

患足己不学，既学患不行。

5.《闲居书事》唐·杜荀鹤窗竹影摇书案上，野泉声入砚池中。

少年辛苦终事成，莫向光阴惰寸功。

6.《励学篇》宋真宗赵恒富家不用买良田，书中自有千钟粟。

安房不用架高梁，书中自有黄金屋。

娶妻莫恨无良媒，书中自有颜如玉。

出门莫愁无人随，书中车马多如簇。

男儿欲遂平生志，六经勤向窗前读。

7.《劝学诗》宋·朱熹少年易老学难成，一寸光阴不可轻。

未觉池塘春草梦，阶前梧叶已秋声。

8.《书院》宋·刘过力学如力耕，勤惰尔自知。

但使书种多，会有岁稔时。

9.《读书》宋·陆九渊读书切戒在慌忙，涵泳工夫兴味长。

未晓不妨权放过，切身须要急思量。

10.《四时读书乐·冬》元·翁森木落水尽千崖枯，迥然吾亦见真吾。

坐对韦编灯动壁，高歌夜半雪压庐。

地炉茶鼎烹活火，一清足称读书者。

读书之乐何处寻?数点梅花天地心。

11.《言志诗》明·杨继盛读律看书四十年，乌纱头上有青天。

男儿欲画凌烟阁，第一功名不爱钱。

12.《今日歌》明·文嘉今日复今日，今日何其少!今日又不为，此事何时了?人生百年几今日，今日不为真可惜!若言姑待明朝至，明朝又有明朝事。

为君聊赋今日诗，努力请从今日始。

13.《明日歌》清·钱泳明日复明日，明日何其多。

我生待明日，万事成蹉跎。

世人若被明日累，春去秋来老将至。

朝看东流水，暮看日西坠。

百年明日能几何?请君听我明日歌。

14.《四季读书歌·春》民国·熊伯伊春读书，兴味长，磨其砚，笔花香。

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1. 基本模型机的概述基本模型机是一种机器人，它可以通过程序控制来完成一些简单的任务。

它由机械结构、电子控制器、程序控制系统等组成。

这种机器人不仅可以用于教育和娱乐，还可以用于一些工业领域。

2. 机械结构设计机械结构是基本模型机的基础，它决定了机器人的外形和动作能力。

机械设计需要满足一些基本要求：稳定、精确、耐用。

机械结构应该采用轻质材料，以便机器人能够轻松移动。

3. 电子控制器电子控制器是机器人的大脑，它可以将程序控制系统发送的指令转换成电信号，控制机械结构运动。

电子控制器需要具备以下性能：稳定、精确、可靠、易于控制。

电子控制器一般由单片机、电机控制模块、光电检测模块等组成。

4. 程序控制系统程序控制系统是机器人的“智能”，它可以对机器人进行编程并实时监控机器人的状态。

程序控制系统需要具备以下属性：易于编程、直观易懂、功能强大。

常用的程序控制系统有Arduino、Raspberry Pi 等。

5. 实现基本模型机的实现需要结合机械结构、电子控制器和程序控制系统的设计，使其能够完成一些简单的任务，例如移动、拍照、抓取等。

为了提高机器人的功能，应该加入一些传感器，如超声波传感器、红外线传感器等。

6. 应用基本模型机可以广泛应用于教育、娱乐、工业等领域。

在教育领域，它可以帮助学生了解机器人控制原理和程序设计；在娱乐领域，它可以作为玩具为人们带来乐趣；在工业领域，它可以用于一些简单的装配任务或探测任务。

总之，基本模型机不仅有着广泛的应用场景，同时也是一个有趣的DIY项目。

通过自己动手制作机器人，不仅可以提高创造力和动手能力，还可以增加对机器人控制原理的了解，为未来的学习和工作打下基础。

摘要基本模型机的设计要实现计算机的基本组成、部件的功能与设计、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试，并且连贯运用计算机组成原理课程学到的知识，建立计算机整机概念，加深计算机时间和空间概念的理解。

本次课程设计借助DVCC系列实验计算机系统，完成了对设计的基本模型机指令的装入，并通过设计监控程序，验证所设计的微程序代码的正确性。

关键字：基本模型机 DVCC实验机存储器系统目录前言 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。

摘要 . (1)正文 (3)第一章设计目的及设计原理 (3)第二章总体设计 (6)第三章详细设计 (8)1 运算器的物理结构 (8)2 存储器系统的组成与说明 (11)3 指令格式的设计与指令格式分析 (13)4 微程序控制器的逻辑机构及功能 (16)5 微程序的设计与实现 (19)第四章系统调试 (27)第五章总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)正文第一章设计目的及设计原理融会贯通计算机组成原理课程中各章的内容，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，特别是对硬连线控制器的认识，建立清晰的整机概念。

对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。

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。

（1）运算器设计中所用的运算器数据通路，其中运算器由两片74LS181以并/串形成8位字长的ALU构成。

运算器的输出经过一个三态门74LS245(U33)到ALUO1插座，实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0～D7插座BUS1～6中的任一个相连，内部数据总线通过LZD0～LZD7显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273（U29、U30）锁存，两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS，测试时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0～D7插座EXJ1～EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开并KD0～KD7，并经过一三态门74LS245（U51）直接连至外部数据总线EXD0～EXD7，通过数据开关输入的数据由LD0～LD7显示。

基本模型机的设计与实现1.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基本模型计算机。

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，掌握整机软硬件组成概念。

2.设计内容2.1设计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。

2.1.1有关微控制器部分的介绍微程序控制电路：微程序控制器的组成见图10，其中控制存储器采用3片2816的E2PROM，具有掉电保护功能，微命令寄存器18位，用两片8D触发器(74273)和一片4D(74175)触发器组成。

微地址寄存器6位，用三片正沿触发的双D触发器(7474)组成，它们带有清“0”端和预置端。

在不判别测试的情况下，T2时刻打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。

当T4时刻进行测试判别时，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过强置端将某一触发器置为“1”状态，完成地址修改。

在该实验电路中设有一个编程开关(位于实验板右上方)，它具有三种状态：PROM (编程)、READ(校验)、RUN(运行)。

当处于“编程状态”时，实验者可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器2816中。

当处于“校验状态”时，可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证，从而可以判断写入的二进制代码是否正确。

当处于“运行状态”时，只要给出微程序的入口微地址，则可根据微程序流程图自动执行微程序。

图中微地址寄存器输出端增加了一组三态门，目的是隔离触发器的输出，增加抗干扰能力，并用来驱动微地址显示灯。

微指令格式：上图为地址转移逻辑电其中UA5--UA0为6位的后续微地址，A，B，C为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多个微命令。

模型机课程设计实验教案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解模型机的结构、原理及其在信息技术中的应用。

2. 学生能够掌握模型机的基本指令和编程方法。

3. 学生能够了解模型机在计算机发展史上的地位和作用。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成模型机的组装和编程。

2. 学生能够通过实际操作，掌握模型机的运行过程和调试技巧。

3. 学生能够运用模型机解决简单的实际问题，培养创新思维和动手能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习模型机，培养对计算机科学的兴趣和求知欲。

2. 学生在合作完成模型机实验过程中，培养团队协作精神和沟通能力。

3. 学生能够认识到模型机在科技发展中的价值，激发对科技创新的热情。

课程性质：本课程为信息技术学科实验课程，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。

学生特点：本年级学生具备一定的信息技术基础，对计算机科学有一定了解，好奇心强，喜欢动手操作。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探索，提高学生的实践能力和创新能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保每位学生都能达到课程目标。

通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际操作中，提高信息技术素养。

二、教学内容1. 模型机基础知识：- 模型机的定义、发展历程及其在计算机科学中的应用。

- 模型机的硬件结构组成，如控制器、运算器、存储器、输入/输出设备等。

2. 模型机指令与编程：- 模型机的基本指令集，如算术运算指令、逻辑运算指令、数据传输指令等。

- 编程方法，包括汇编语言编程和机器语言编程。

3. 模型机操作与调试：- 模型机的组装方法，包括硬件连接和软件配置。

- 模型机的运行过程，如何执行程序，处理输入/输出数据。

- 调试技巧，如查找程序错误，优化程序性能。

4. 实践案例：- 结合教材案例，进行模型机编程和操作练习。

- 设计实际应用场景，让学生运用模型机解决实际问题。

教学内容安排与进度：第一课时：模型机基础知识学习。

复杂模型机的设计过程中大家遇到的问题
复杂模型机的设计过程中可能会遇到以下问题：
1. 复杂性设计要求高，需要在设计阶段考虑到多个因素，包括机械、电气、软件等方面的要求。

2. 性能要求高，机器需要在高速、大负载等环境下进行工作，并能保持稳定性和精度。

3. 制造成本高，机器需要使用高品质的材料和零部件，并需要进行精密加工和调试。

4. 维护和维修难度大，机器的组件和结构复杂，需要专业知识和技能才能进行维护和维修。

5. 安全性要求高，机器在运行过程中需要遵循各种安全标准和法规，并需要考虑到环境的影响。

以上是设计复杂模型机过程中可能遇到的问题，设计团队需要耐心、专业和创意，才能克服这些问题，实现机器的设计目标。

模型机设计实验报告模型机设计实验报告一、引言模型机是一种能够模拟真实飞行器运行原理和机械结构的小型飞行器。

通过设计和制作模型机，可以更好地理解飞行器的工作原理，提高对飞行器的认知和掌握。

本实验旨在通过设计和制作一个简单的模型机，展示其基本原理和运行过程。

二、设计思路在设计模型机之前，我们首先需要明确模型机的用途和目标。

本次实验的目标是设计一个能够实现垂直起降和水平飞行的模型机。

为了达到这个目标，我们选择了倾转旋翼飞行器作为设计的基础。

三、模型机结构设计1. 机身设计模型机的机身采用轻质材料制作，如碳纤维和铝合金，以确保机身的强度和轻量化。

机身的设计需要考虑到电池和电子设备的安装位置，以及传感器和控制系统的布局。

2. 旋翼设计倾转旋翼飞行器的旋翼是实现垂直起降和水平飞行的关键部件。

我们选择了四旋翼结构，每个旋翼由一个电动机驱动，并通过控制系统实现旋翼的倾斜，从而实现飞行器的方向控制。

3. 控制系统设计模型机的控制系统由飞行控制器、传感器和执行机构组成。

飞行控制器负责接收传感器数据并进行飞行控制算法的计算，然后通过执行机构控制旋翼的转速和倾斜角度。

四、实验过程1. 材料准备根据设计要求，准备所需的材料和工具，包括碳纤维板、铝合金材料、电动机、飞行控制器等。

2. 制作机身根据设计图纸，使用碳纤维板和铝合金材料制作机身的框架和外壳。

确保机身的强度和轻量化。

3. 安装电动机和旋翼将电动机安装在机身上，并连接旋翼。

确保旋翼能够自由旋转，并通过控制系统进行倾斜控制。

4. 安装控制系统将飞行控制器、传感器和执行机构安装在机身中，并进行连接。

确保控制系统能够正常工作，并能够接收传感器数据并进行飞行控制。

5. 调试和测试完成模型机的组装后，进行调试和测试。

通过遥控器进行模型机的起飞、降落和飞行控制，检查模型机的性能和稳定性。

五、实验结果与分析经过实验测试，我们成功地设计和制作了一个能够实现垂直起降和水平飞行的模型机。

课程设计任务书课程名称：计算机组成原理设计题目：（共3个课题，最多3人一组，每组任选一题）1.基本模型机设计与实现；2.带移位运算的模型机的设计与实现；3.复杂模型机的设计与实现。

已知技术参数和设计要求：内容和技术参数：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。

设计环境为TDN－CM＋计算机组成原理教学实验系统，微机，虚拟软件。

将所设计的微程序在此环境中进行调试，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说明书、完成答辩。

1.基本模型机设计与实现指令系统至少要包括六条不同类型指令：如一条输入指令，一条减法指令,一条加法指令，一条存数指令，一条输出指令和一条无条件转移指令。

2. 带移位运算的模型机的设计与实现在基本模型机的基础上增加左、右循环和左、右带进位循环四条指令3. 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。

重点是要包括直接、间接、变址和相对寻址等多种寻址方式。

以上数据字长为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24位。

具体要求：1、确定设计目标确定所设计计算机的功能和用途。

2、确定指令系统确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。

确定相对应指令所包含的微操作。

3、总体结构与数据通路总体结构设计包括确定各部件设置以及它们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命令。

综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求，设计合理的数据通路结构，确定采用何种方案的内总线及外总线。

数据通路不同，执行指令所需要的操作就不同，计算机的结构也就不一样。

4、设计指令执行流程数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令所需要的机器周期数。

对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需考虑哪些微操作可以安排在同一条微指令中，哪些微操作不能安排在同一条微指令中。

模型机设计实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过设计和制作模型机，掌握机械设计的基本原理和方法，提高学生的机械制图和机械加工能力，培养学生的创新思维和动手能力。

二、实验原理模型机是一种小型机械装置，通常由多个零部件组成，可以模拟真实机器的运行原理。

在设计模型机时，需要考虑机器的结构、功能和材料等因素，以确保机器的稳定性和可靠性。

在本次实验中，我们采用了三维建模软件进行机器的设计，然后使用数控机床进行机器的加工。

在加工过程中，需要注意机器的精度和加工质量，以确保机器的性能和使用寿命。

三、实验步骤1. 设计模型机的结构和功能，确定机器的材料和尺寸。

2. 使用三维建模软件进行机器的设计，包括零部件的设计和组装。

3. 将设计好的模型导入数控机床，进行机器的加工。

4. 对加工好的零部件进行组装和调试，确保机器的性能和稳定性。

5. 对机器进行测试和评估，记录机器的性能和使用情况。

四、实验结果经过设计和制作，我们成功地制作出了一台模型机。

该机器采用了铝合金材料，具有较高的强度和耐腐蚀性。

机器的结构紧凑，功能齐全，可以模拟真实机器的运行原理。

在加工过程中，我们采用了数控机床进行加工，确保了机器的精度和加工质量。

在组装和调试过程中，我们注意了机器的细节和性能，确保了机器的稳定性和可靠性。

经过测试和评估，我们发现该机器的性能和使用情况良好，可以满足实际应用的需求。

五、实验总结通过本次实验，我们掌握了机械设计的基本原理和方法，提高了机械制图和机械加工能力，培养了创新思维和动手能力。

同时，我们也了解了数控机床的加工原理和操作方法，提高了数控加工的技能和水平。

在今后的学习和工作中，我们将继续加强机械设计和制造方面的学习和实践，不断提高自己的技能和能力，为实现自己的梦想和目标做出更大的贡献。

简单模型机设计说明书（课程设计）计算机组成原理课程设计任务书题目：模型机设计学生姓名：学号：班级：软件工程班指导教师：一、计算机组成原理课程设计题目简介该设计要求学生根据计算机组成原理课程所学知识，设计、开发一套简单的模型计算机。

通过对一个简单计算机的设计，以达到对计算机的基本组成、部件的功能与设计、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。

通过模型机的设计和调试，连贯运用计算机组成原理课程学到的知识，建立计算机整机概念，加深计算机时间和空间概念的理解。

3、完成系统编程与测试工作；4、撰写设计说明书；5、做好答辩工作。

三、计算机组成原理课程设计的主要内容、功能及技术指标1、根据任务要求设计整机系统的方案。

2、存储系统：使用模型机的存储模块，说明存储器的输入输出时序，模块连接方式等。

3、运算器：使用模型机的器件，组成带有片间串行进位8位算术、逻辑运算功能的运算器。

4、微程序控制器模块：使用教学机的系统，设计微程序控制器。

5、设计模型机指令系统：（含设计微指令格式、微程序流程图，每条指令所对应的微程序等）。

指令系统包括下列指令：IN、OUT、STA、LDA、JMP、BZC、CLR、MOV、ADD、SUB、ADC、ADT、INC、DEC、SBT、SBC6、了解并说明教学模型机的输入输出模块。

7、利用指令系统，编制一个汇编语言小程序并进行调试通过。

7、调试情况，调试过程中遇到的主要问题，是如何解决的；对设计和编码的回顾讨论和分析；改进设想；经验和体会等；五、计算机组成原理课程设计提交的成果1.设计说明书一份，内容包括：1)中文摘要100字；关键词3-5个；2)前言；3)设计的目的及设计原理；4)模型机的逻辑结构及框图；5)运算器的物理结构；6)存储器系统的组成与说明；7)指令系统的设计与指令格式分析；8)微程序控制器的逻辑结构及功能；9)微程序的设计与实现（含微指令格式、后续地址产生方法以及微程序入口地址的形成）10)系统调试报告；11)设计总结。

课程设计题目基本模型机的设计——加减法指令的实现学院计算机科学与技术学院专业物联网工程班级1103姓名母世涛指导教师程艳芬2013 年 1 月17 日目录课程设计任务书 (3)1.设计的目的及设计原理 (4)1.1设计的目的 (4)1.2设计的原理 (4)2.模型机设计 (5)2.1模型机的逻辑框图 (5)2.2指令系统及其指令格式 (5)3.微程序设计及实现 (8)3.1 微程序入口地址的形成 (8)4.模型机中时序的设计。

(9)4.1时序图 (9)4.2 指令执行流程 (10)5.源程序,程序的指令代码及微程序 (11)5.1源程序 (11)5.2程序的指令代码 (11)6.上机实现 (11)6.1运行流程图 (12)6.2累加器A、寄存器、存储器的数据变化以及数据流程 (13)7.课程设计总结 (13)课程设计任务书学生姓名：母世涛专业班级：物联网1103班指导教师：程艳芬工作单位：计算机科学与技术学院题目: 基本模型机的设计——加减法指令的实现初始条件：理论：学完“电工电子学”、“数字逻辑”、和“计算机组成原理”课程，掌握计算机组成原理实验平台的使用。

实践：计算机学院科学系实验中心提供计算机、实验的软件、硬件平台，在实验中心硬件平台验证设计结果。

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、基本模型机系统分析与设计，利用所学的计算机组成原理课程中的知识和提供的实验平台完成设计任务，从而建立清晰完整的整机概念。

2、根据课程设计题目的要求，编制实验所需的程序，上机测试并分析所设计的程序。

3、课程设计的书写报告应包括：（1）课程设计的题目。

（2）设计的目的及设计原理。

（3）根据设计要求给出模型机的逻辑框图。

（4）设计指令系统，并分析指令格式。

（5）设计微程序及其实现的方法（包括微指令格式的设计，后续微地址的产生方法以及微程序入口地址的形成）。

（6）模型机当中时序的设计安排。

硬件课程设计——复杂模型机设计一． 实验目的：经过一系列硬件课程的学习及相关实验后，做一个综合的系统性的设计，这在硬件方面是一个提高，进一步培养实践能力。

二． 实验内容：搭建一台8位模型机，指令系统要求有10条 以上，其中包括运算类指令、传送类指令、 控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。

三． 实验思路：1、确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用途。

2、确定指令系统：确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。

3、确定总体结构与数据通路：总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构，列出各种信息传送路径以及实现这些传送所需要的微命令。

4、设计指令执行流程：数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。

根据指令的复杂程度。

每条指令所需要的机器周期数。

对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需要考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中。

5、确定微程序地址：根据后续微地址的形成方法，确定每条微程序地址及分支转移地址。

6、根据微指令格式，将微程序流程中的所有微操作进行二进制代码化，写入到控制存储器中的相应单元中。

7、组装、调试：在总装调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有功能模块工作正常后，才能保证整机的运行正确。

四． 实验原理：4.1指令系统及指令格式：指令系统包括：算术逻辑运算指令、访存指令、控制转移指令、I/O 指令、停机指令。

一般指令格式：指令系统如: ADD RS,RD MOV DATA,RD MOV RS,[ADDR] JZ ADDR IN RD HALT其中RS 、RD 为R0、R1、R2中之一 ，DA TA 为立即数，ADDR 为内存地址。

DATA/ADDROP-CODE RS RD DATA/ADDR00 M OPCODE RD4.2微指令格式：WE A9 A80 0 0 INPUT0 0 1 RAM读1 0 1 RAM写1 1 0 LED,写接口0 1 1 无0 1 0 写接口299移位控制表299-b s1s0m功能0 0 0 任意保持0 1 0 0 循环右移0 1 0 1 带进位循环右移0 0 1 0 循环左移0 0 1 1 带进位循环左移任意 1 1 任意装数4.3微程序地址入口的形成：P（1）是用来译码指令寄存器的I7、I6、I5、I4 ,用于一般指令,微程序入口址为OP+10HP（2）是用来译码指令寄存器的I3、I2 ,用于不同寻址方式指令，入口地址转OP+20HP（3）是用来译码判断标志位C、Z ,用于条件转移指令,条件成立转OP+30H,条件不成立转OP+20HP（4）是用来译码控制台操作的SWB、SW A ,用于手动操作。