模型计算机系统的设计与实现
计算机组成与结构实验指导(学生)1
《计算机组成与结构》实验指导（学生用书）1.实验硬件环境简介2.运算器原理实验3.存储器工作原理实验4.简单模型机的设计与实现实验硬件环境简介一．系统构成TDN-CN计算机组成原理实验箱由八个功能模块单元构成，各功能模块的名称及包含的主要器件如表1-1所示。
表1-1TDN-CM系统构成电路名称主要电路内容运算器单元(ALUUNIT) 运算器、进位控制器、移位寄存器、寄存器堆、通道内部总线程序存储器单元(PRAMUNIT)RAM6116、地址寄存器、地址移位寄存器微控器单元(MCROCONTROLLERUNIT) 指令寄存器、指令译码器、微代码控制寄存器及其编程器、逻辅译码单元、时序电路逻辑信号测量单元两路逻辑信号PC示波器12131313131单片机控制单元（PC UNIT)控制单片机、RS-232C串口等I/O单元开关、显示灯、控制台(读写、启动、停机〉电源采用高效开关电源、输出为5V/2A、±12V/02A 系统操作器(选件〉24键键盘和8位LED显示、打印机接口二．系统主要元件配置系统中各主要功能单元所采用的器件如表1-2所示表1-2 实验板的主要元件配置名称器件型号数量运算器74LS181 2移位器74LS299 1通用寄存器74LS273 2 74LS274 3指令程序存储器SRAM6116 1 指令寄存器74LS273 1程序计数器74LS161 2时序发生器74LS175 1 74LS74 1启停控制器拨动开关 2微动开关 2 微程序控制存储器E2PROM2816 3微指令寄存器74LS273 2 74LS175 1微地址寄存器74LS74 3 编辑运行方式开三态开关 1信号源555 1 74LS123 1 电位器 2显示灯发光二极管8 机内电源|5V、±12V输出8 单片机89C51 1串行通讯接口MC1488 1 MC1489 1 9针插座 1实验用元件排线若干三．系统单元电路简介1．运算器单元（ALU UNIT）运算器电路单元由两部分组成：运算器单元（ALU UNIT）和寄存器堆单元（REG UNIT），运算器运算器电路单元位于实验板的左部，其中标有“ALU UNIT”。
计算机支持协同设计系统的集成模型和实现方法
成模型 和 实现 方 法。
关键词 ：计算机 支持协同工作 ；计算机支持协同设计 ；群件 中图分类 号 ：Ｔ ３ １ Ｐ９ 文献标 志码 ：Ａ 文章编号 ：１７ ４ ３ （００ １ ｏ５ Ｏ ６３— ９９ ２ １ ）０ 一 ｏ ６一 ３ 多学科专家协同工作需要一项能够真正克服距 离、时间、异种计算机设备等阻碍的强大使能技术 的支持 ，使 专家 们 能够 “ 虚拟 同地” 地 一起 工 作¨ 。计算机支持协 同工作正是一项这样 的使能 Ｊ 技术 。计算机 支持 协 同工作经过 多年 的发展 ，现 已 形 成 了一个新 的多 学科 领域 ，其 目的在 于从理论 和 具体应用的角度出发 ，解释和研究人们的协作与交 流行为、以及使用了计算机后这种协作与交流受到 哪些影响 。计算机支持协同设计是计算机支持 ｊ 协同式产品设计可以实现产品设计中各工种间 的协调 ，但需要解决如下两个方面问题：其一是不 同工种间的配合与协同问题 ； 其二是同一工种不同 专业人员 间 的配 合与协 同 问题 。 传统的解决方法是将相关专业人员召集在一 起 ，当面交 流 、协调解决 问题 。因为 问题 或矛 盾总 是 不断 出现 ，因此 在整个 产 品设计 期 问就需要 不断 地进行 交流 和协 调 。但 由于 种 种客 观 条件 的 限制 ， 很多问题或矛盾仍得不到及时解决 ，给产 品生产造 成一定的损失和延误。 采用计算机支持协同设计技术、实施计算机支 持协 同设 计系统 可及 时传递设计 信 息 、能 够很好 地 解 决 以上 问题 。计 算机 支持协 同设计 是一种 将人们 的合作设计行为模式与计算机技术融合为一体的新 兴技术，即在计算机技术支持的环境下 ，一个群体 协 同完 成一项 共 同的设计任 务 。计算机 支持 协同设 计为了支持群体协同设计 ，其系统必须为用户提供 共享 资源和共 享空 间 ，并具 有群体 工作 、动态 、并 行 、异 地及 同步和异 步等功 能 。 计 算机支 持协 同设 计 系统 要求 的协 同功能 主要 包 括 同步 、异 步和发布 公告 。发布公 告功 能可通 过 设置公告板来实现。因为信息公布的对象是有选择 性的，所以系统应提供选择相关设计人员的设置。 同步实 时问题 可 采 用 “ 白板 ” 技 术 解 决 Ｊ 对 不 。 同工 种 间的 配合 和 同一 工 种 不 同成 员 间 的协 作 问
基于模型的设计在计算机系统中的应用：探讨基于模型的设计在计算机系统中的应用和实践
基于模型的设计在计算机系统中的应用：探讨基于模型的设计在计算机系统中的应用和实践引言在计算机系统设计领域，基于模型的设计方法已经成为一种流行的方法，被广泛应用于各种计算机系统的设计和开发中。
本文将探讨基于模型的设计在计算机系统中的应用和实践，包括其定义、特点、优势以及实际案例分析。
什么是基于模型的设计基于模型的设计是一种以模型为中心的设计方法。
它通过建立和使用各种抽象模型来描述和分析计算机系统的行为和结构。
这些模型可以是各种形式的图、图标、表格、方程式等。
在基于模型的设计中，设计师可以通过对模型的分析和调整来指导系统的开发和优化。
基于模型的设计的特点基于模型的设计具有以下几个特点：抽象化基于模型的设计方法可以将计算机系统高层次概念抽象化为各种模型，简化了设计过程。
通过建立合适的模型可以隐藏系统复杂性，使得设计师可以更加专注于系统的关键问题。
可视化基于模型的设计方法通常使用图形化表示来展示模型，使得设计师能够直观地理解系统的行为和结构。
设计师可以通过观察模型的变化来评估设计方案的合理性，并进行必要的调整和优化。
可重用性基于模型的设计方法鼓励设计师将已有的模型进行重复利用。
设计师可以将已经验证和优化过的模型作为模板，在不同的设计中使用。
这样可以提高设计的效率和一致性，并减少错误的发生。
验证性基于模型的设计方法可以使用各种验证技术来验证设计方案的正确性和可行性。
通过建立合理的模型和运用形式化验证技术，设计师可以提前发现和解决设计中的问题，减少开发过程中的风险。
基于模型的设计的优势基于模型的设计方法在计算机系统中的应用具有以下几个优势：提高设计效率基于模型的设计方法可以帮助设计师更好地理解和抽象系统的复杂性，从而提高设计效率。
通过建立模型，设计师可以更加直观地展示和分析系统的行为和结构，发现问题并进行调整。
保证设计一致性基于模型的设计方法鼓励设计师使用统一的模型表示系统的不同方面。
通过建立一致的模型，设计师可以确保设计在各个方面的一致性和协调性，减少冲突和错误的发生。
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-----------------------------------------------12、实验设备---------------------------------------------------13、课程设计步骤-----------------------------------------------13.1、所设计计算机的功能和用途------------------------------13.2、指令系统----------------------------------------------23.3、总体结构与数据通路------------------------------------23.4、设计指令执行流程--------------------------------------33.5、微指令代码化------------------------------------------43.6、组装和调试----------------------------------------------54、课程设计总结-----------------------------------------------75、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5：参考文献（资料）-----------------------------------121、课程设计题目基本模型机的设计与实现2、实验设备TDN—CM++计算机组成原理教学实验系统一台，微机，虚拟软件，排线若干。
高性能计算机系统的架构设计与优化
高性能计算机系统的架构设计与优化高性能计算机系统是指能够快速高效地运行计算任务，并且能够满足大规模复杂计算的需求的计算机系统。
高性能计算机系统的架构设计和优化对于提高计算任务的运行效率具有重要的作用。
本文将从硬件和软件两方面探讨高性能计算机系统的架构设计和优化。
一、硬件架构设计和优化（一）内存架构设计与优化高性能计算机系统的内存架构对于系统的性能具有重要的影响。
在内存的架构方面，目前常用的有两种架构：共享内存和分布式内存。
共享内存架构指的是多个处理器共享同一块内存，处理器之间共享数据。
而分布式内存架构则意味着不同处理器之间有自己的内存，需要通过网络进行通信。
在内存的优化方面，可以采取以下措施：1.增加内存带宽：通过增加内存带宽提高内存的传输速度，以确保在大型复杂计算任务中能够快速高效地传递数据。
2.优化内存访问：通过优化内存访问，可以避免因为不必要的内存访问导致的性能下降。
3.增加内存容量：通过增加内存容量，可以避免因为内存不足导致的性能下降。
（二）处理器架构设计与优化高性能计算机系统的处理器架构对于系统的性能具有重要的影响。
处理器架构主要包括两方面：单个处理器的性能和多个处理器之间的协同效应。
在处理器的性能设计方面，可以采取以下措施：1.增加处理器的核数：通过增加处理器的核数提高系统的并行计算能力，以确保在大型复杂计算任务中能够快速高效地处理数据。
2.增加处理器的运算速度：通过增加处理器的运算速度提高单个处理器的计算能力，以确保在单个处理器的计算任务中能够快速高效地处理数据。
在处理器之间的协同效应方面，可以采取以下措施：1.优化处理器之间的通信：通过优化处理器之间的通信，可以提高处理器之间的协同效应。
2.增加处理器的互连方式：通过增加处理器之间互连的带宽和速度，可以提高处理器之间通信的效率，以提高系统的协同效应。
（三）存储器架构设计与优化高性能计算机系统的存储器架构对于系统的性能具有重要的影响。
基本模型机的设计与实现实验报告
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。
简述计算机系统设计的主要方法
1.简述计算机系统设计的主要方法。
答：基于计算机系统层次结构的基础上，其计算机系统设计方法可以有以下的三种：方法1：由上向下（Top-Down）设计过程：面向应用的数学模型→面向应用的高级语言→面向这种应用的操作系统→面向操作系统和高级语言的机器语言→面向机器语言的微指令系统和硬件实现。
应用场合：专用计算机的设计（早期计算机的设计）。
特点：对于所面向的应用领域，性能（性能价格比）很高。
随着通用计算机价格降低，目前已经很少采用。
方法2：由下向上（Bottom-Up）（通用计算机系统的一种设计方法）设计过程：根据当时的器件水平，设计微程序机器级和传统机器级。
根据不同的应用领域设计多种操作系统、汇编语言、高级语言编译器等。
最后设计面向应用的虚拟机器级。
应用场合：在计算机早期设计中（60～70年代）广为采用。
特点：容易使软件和硬件脱节，整个计算机系统的效率降低。
方法3：中间开始（Middle-Out）设计过程：首先定义软硬件的分界面。
然后各个层次分别进行设计。
应用场合：用于系列机的设计。
特点：软硬件的分界面在上升，硬件比例在增加。
硬件价格下降，软件价格上升。
软硬件人员结合共同设计。
2. 一般来讲，计算机组成设计要确定的内容应包括那些方面？答：(1)数据通路的宽度; (2)专用部件的设置;(3)各种操作对部件的共享程度;(4)功能部件的并行度;(5)控制机构的组成方式;(6)缓冲和排队技术;(7)预估,预判技术(8)可靠性技术。
3. 简述计算机系统结构用软件实现和用硬件实现各自的优缺点。
答：计算机系统结构用硬件实现：速度快、成本高；灵活性差、占用内存少。
用软件实现：速度低、复制费用低；灵活性好、占用内存多。
4.简述冯.诺依曼计算机的特征。
答：计算机的工作过程就是执行程序的过程。
怎样组织程序，涉及到计算机体系结构问题。
现在的计算机都是基于“程序存储”概念设计制造出来的。
(l)冯．诺依曼(V on Neumann)的“程序存储”设计思想冯．诺依曼是美籍匈牙利数学家，他在1946年提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想。
基本模型机的设计与实现
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。
建模的几个阶段
建模的几个阶段建模是指将现实世界中的对象、概念、关系等抽象成计算机可处理的模型的过程。
它是软件开发中非常重要的一环，用于帮助开发人员理解和描述问题领域，并为系统设计和实现提供指导。
建模的过程通常包括以下几个阶段：需求分析、概念建模、逻辑建模、物理建模和验证与验证。
1. 需求分析需求分析是建模的第一步，它的目标是明确系统的需求和功能。
在这个阶段，开发人员需要与用户和相关利益相关者紧密合作，收集和分析用户的需求，了解系统的业务流程和规则。
通过对现有系统的观察和用户的访谈，开发人员可以建立起对系统的整体认识，并将其转化为可理解的需求文档。
在需求分析阶段，开发人员通常使用用例图、需求文档、用户故事等工具和技术，来描述系统的功能和交互。
这些工具和技术可以帮助开发人员和用户之间建立共同的语言和理解，确保需求的准确性和完整性。
2. 概念建模概念建模是建模的第二步，它的目标是将需求分析阶段中获得的系统需求和功能转化为概念模型。
概念模型是对系统中的实体、属性和关系进行抽象和描述的模型，它不依赖于具体的技术实现，而是关注于问题领域的本质和结构。
常用的概念建模工具包括实体关系图（ER图）、类图等。
在概念建模阶段，开发人员需要对需求文档进行进一步的分析和抽象，提取出系统中的关键实体、属性和关系。
通过对实体和关系的定义和描述，开发人员可以建立起对系统的整体认识，并将其转化为可理解的概念模型。
3. 逻辑建模逻辑建模是建模的第三步，它的目标是将概念模型转化为逻辑模型。
逻辑模型是对系统中的实体、属性和关系进行详细描述和定义的模型，它依赖于具体的技术实现，关注于系统的数据结构和处理逻辑。
常用的逻辑建模工具包括类图、数据流图等。
在逻辑建模阶段，开发人员需要对概念模型进行进一步的细化和优化，定义实体和关系的属性和操作，并确定数据的流向和处理逻辑。
通过逻辑模型的描述，开发人员可以更加清晰地了解系统的数据结构和行为，为系统的设计和实现提供指导。
企业计算机网络安全系统设计与实现
企业计算机网络安全系统设计与实现IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】企业计算机网络安全系统设计与实现摘要随着网络技术的不断发展和应用，计算机网络不断改变各种社会群体的生活、学习和工作方法，可以说人们已经不能离开计算机工作和学习。
由于计算机网络在生活中如此重要，如何保证网络的安全可靠稳定运行，已成为网络设计和管理中最关键的问题。
企业作为互联网应用最活跃的用户，在企业网络规模和网络应用不断增加的情况下，企业网络安全问题越来越突出。
企业网络负责业务规划、发展战略、生产安排等任务，其安全稳定直接关系到生产、管理和管理的保密性。
因此，企业建立网络安全体系至关重要。
本文首先介绍了企业计算机网络安全技术，分析了计算机网络接入和防火墙技术等系统开发过程中涉及的关键技术，以及如何在此阶段为上述网络安全问题建立安全系统。
如何建立监控系统等，并描述了系统的实现过程。
该系统可实现计算机网络访问控制、文件系统运行、系统运行状态等的远程访问和实时监控。
主要实现用户身份管理模块、实时监控模块、硬件对象管理模块、软件对象管理模块、网络对象管理模块、文件对象管理模块等。
通过对系统的测试和分析，系统达到预期的设计目标和工作状态，可以满足内部网络安全监控的功能要求。
可应用于网络信息安全有更高要求的企业和部门。
关键词：网络安全；实时监控；安全系统；网络信息安全第1章绪论课题研究的背景及意义随着计算机网络技术的发展，互联网的应用也在不断推进，其应用已深入到工作、生活、学习和娱乐的各个方面，使人们的工作环境不断改善，提高生活质量，企业电子商务发展迅速，信息化水平大幅提升，大大促进了经济社会的进步和发展。
但是，互联网的普及为人们带来了便利，提高了生活质量，促进了社会科学技术进步，促进了社会的发展，同时网络信息安全的问题日益突出[1]。
随着计算机网络的广泛应用和普及，黑客的非法入侵，网络中计算机病毒的蔓延和垃圾邮件的处理已成为关注的焦点。
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学校代码：学号：课程设计说明书（计算机组成与结构课程设计）题目：模型计算机系统的设计与实现学生姓名：学院：班级：指导教师：2010年1 月8 日内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：计算机组成与结构课程设计学院：信息工程学院班级：计07-_3班__ 学生姓名：武宝全 _ 学号： 200710210023 指导教师：董志学王晓荣邢红梅摘要本次课程设计要求设计实现一个简单8位模型计算机系统，包括用可编程器件实现的运算器，微程序控制器，存储器,简单输入／输出接口和设备,时序和启停控制等电路。
通过自己定义的一套指令系统，主要实现算术A加B,A+/B运算,逻辑A·B,置B运算，输入指令，输出指令和存储器存数指令。
由微程序控制器按照微指令格式给出下地址，并将结果存入存储器。
用Protel电路设计软件画出所设计的模型机系统的电路原理图，包括运算器，微程序控制器，存储器、简单输入／输出设备、时序和启停等电路。
用可编程器件EPM7123实现运算器，并借助MAXPLUSII软件实现其功能。
在QDKJ－CMH－CPLD试验平台上调试并进行验证。
关键字：微程序、控制器、存储器、引言通过俩周的组成与结构设计，设计一个8位模型计算机系统，包括用可编程器件实现的运算器，微程序控制器，存储器,简单输入／输出接口和设备,时序和启停控制等电路。
设计工作是在之前的验证实验基础之上完成的，通过自己的思维，实现微程序机的一些基本的逻辑运算。
根据现有的二进制指令系统，条件为模型计算机系统为8位模型机，运算器为8位运算器，数据总线和地址总线都为8位，输入设备为8位开关，输出设备为8位发光二级管指示灯。
在现有的芯片内烧制自行设计的微指令，达到在输入一个数据后自加，减一，实现自行跳转。
在设计完成后，再输入数据04后得出07的结果，并实现跳转。
目录一、设计目的和任务 (6)1、设计目的： (6)2、设计任务： (6)二、设计方案和模型机结构 (7)1、运算功能： (7)2、指令系统： (7)3、设计总图 (7)3.1模型机的硬件系统简介： (8)3.2、微指令格式表 (9)3．3、控制信号引脚定义及说明 (9)四．设计过程 (11)4.1用微命令输入的机器指令执行： (11)4.2机器指令测试程序编写 (11)4.3用微命令表示的机器指令执行流程图 (12)五、实验结果记录与分析 (13)5.1实验数据输入及微指令集： (13)六、实验中遇到的问题及解决方法 (15)6.1.遇到问题 (15)2.解决方法 (15)七、总结和体会 (15)附录A、指令对照表 (17)附录B、电路图 (18)计算机组成综合设计一、设计目的和任务1、设计目的：计算机组成综合设计是计算机科学与技术专业本科生的一门重要的设计性课程。
通过设计一台模型计算机，使学生更好地理解计算机组成与系统结构课程的基本内容，掌握计算机设计与实现的基本方法，培养学生实验动手能力和创新意识，为将来进行计算机应用系统的设计与开发奠定基础。
2、设计任务：设计一个8位模型计算机系统，包括用可编程器件实现的运算器，微程序控制器，存储器,简单输入／输出接口和设备,时序和启停控制等电路。
要求学生自己定义运算器的功能，自己定义一套简单的指令系统，制定系统的设计方案和实现方法，画出所设计的模型机系统的电路原理图。
在计算机组成原理与系统结构实验系统上搭建模型计算机系统，完成运算器和微程序控制器的实验调试过程，并用所设计的指令系统编写一个实现简单功能的程序，在搭建的模型机系统上输入、调试和运行程序。
最后总结实验结果，完善所设计的模型机系统方案和电路图，写出完整的设计报告。
二、设计方案和模型机结构1、运算功能：算术运算： R0+R0、R0-12、指令系统：本次设计采用五条机器指令；IN（输入）、ADD（二进制加法）、OUT（输出）、JMP （无条件转移），SUB〔二进制减法〕，得指令格式表（前4位为操作码）指令格式：助记符机器指令码说明输入： IN 0010 0000 R0自加： ADD 0110 0000 [addr]---R0减1： SUB 1000 0000 [addr]---R0 – 1输出： OUT 0100 0000 [addr]---BUS无条件跳转：JMP 1010 0000 [addr]---pc模型计算机设计方案的制定：IN R0 DATA ；将数据从输入开关送到寄存器指令码：20HADD R0, (ADD)；实现R0的自加运算，结果送R0 指令码：40HSUB R0（ADD）；进行R0减1运算，结果送RAM 指令码：60HOUT BUS，（ADD）；将存储器单元地址的数送总线指令码：80HJMP ADD ；无条件地转移到ADD所指定的内存单元地址指令码：E0H3、设计总图3.1模型机的硬件系统简介：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DR1，DR2，及三个通用寄存器R0，R1，R2等组成。
2．控制器由程序计数器PC、指令寄存器IR、地址寄存器AR、时序电路、控制存储器及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。
4．输入设备是由置数开关SW控制完成的。
5．输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的。
3.2、微指令格式表微指令格式表3．3、控制信号引脚定义及说明1．UA4－UA0 微程序控制器的微地址输出信号，UA4为高位，UA0为低位。
此信号已接有指示灯，可监视地址变化。
2．IR7－IR5 指示寄存器的IR7，IR6，IR5输出信号，输入至微程序控制器修改地址信号。
3．F0－F3 时钟源输出信号端，F0输出频率为250KHZ，F1输出频率为500KHZ，F2输出频率为1MHZ，F3输出频率为2MHZ。
4．T1－T4 时序信号发生器提供的4个标准时序输出信号，可以采用单拍或连续两种方式输出。
5．S2，S1，S0 有微程序控制器输出的ALU操作选择信号，以控制执行16种算术操作或16种逻辑操作中的一种操作。
6．SWE 微程序控制器的微地址修改信号。
SWE已接逻辑开关，先按下CLR清零键，使微地址为全0时，将逻辑开关从“1”－“0”－“1”（相当于负脉冲），微地址修改为10000 使机器处于写RAM的微程序。
7．SRD 微程序控制器的微地址修改信号。
SRD已接逻辑开关，先按下CLR清零键，使微地址为全0时，将逻辑开关从“1”－“0”－“1”（相当于负脉冲），微地址修改为01000 使机器处于读RAM的微程序。
8．CLR 清零信号输入端，已连接单次脉冲P2按键中任一个。
9．LDAR 微程序控制器的输入信号，将程序计数器的内容打入到地址寄存器AR 中，产生RAM的地址。
10．CE 微地址控制器输出的RAM片选信号，CE＝0时RAM6116被选中。
11．WE 微程序控制器输出的RAM读写控制信号。
当CE＝0时，如果WE＝0为存储器读；如果WE＝1为存储器写。
12．LDPC 微程序控制器输出的PC加1信号。
13．LOAD 微程序控制器的输出信号。
LOAD＝0时，PC程序计数器处于并行置数状态；LOAD＝1时，PC处于计数状态。
14．ALU－BUS 微程序控制器的输出信号，控制运算器的运算结果是否送到总线BUS，低电平有效。
15．PC－BUS 微程序控制器的输出信号，控制程序计数器的内容是否送到总线BUS，低电平有效。
16．R0－BUS 微程序控制器的输出信号，控制寄存器R0的内容是否送到总线BUS，低电平有效。
17．SW－BUS 微程序控制器的输出信号，控制8位数据开关SW7－SW0的开关量是否送到总线，低电平有效。
18．LDR0 微程序控制器的输出信号，控制把总线上的数据打入寄存器R0。
19．LDDR1 微程序控制器的输出信号，控制把总线上的数据打入运算暂存器DR1。
四．设计过程4.1用微命令输入的机器指令执行：4.2机器指令测试程序编写地址指令说明00H:00000000 20H IN01H:00000001 40H R0+R0----R0 02H:00000010 60H R0-103H:00000011 add-08H04H:00000100 80H add05H:00000101 add-08H06H:00000110 A0H JMP07H:00000111 00H4.3用微命令表示的机器指令执行流程图RD五、实验结果记录与分析5.1实验数据输入及微指令集：六、实验中遇到的问题及解决方法6.1.遇到问题设计过程中存在许多问题：运算器设计过于复杂无法实现，指令流程图设计。
编写微程序过程中无法实现，编写的指令不合理，微程序在写入过程中无法实现，后期的执行过程中不是预期的结果。
在制作电路图时遇到困难。
6.2.解决方法主动寻求老师的帮助，修改指令，重新试验七、总结和体会总结我们在做任何一件事的时候，首先应该要理清思路，弄懂我们到底要做什么和我们应该怎么做，其中所要采取的方法和步骤是什么，以及在对一些可能出现的微程序异常或是常见问题的检测和修正方案的处理方法是什么。
对于模型计算机系统的设计与实现，应该按照计算机组成与结构课程设计中的模型计算机系统的设计与实现相关方法流程等规定进行。
写微程序并不是最首要的，应根据所要求的、详细的进行分析，确定功能，然后确定其电路模型，选定开发方案，做到每一步思路清晰，这样就能够很好的设计出所要求的模型计算机。
其次，要谈谈我们这次设计的不足之处，本次课程设计是以小组为单位进行的，我们各自分配了任务，因此我们有些方面得到了强化，有些方面却缺少了锻炼，虽然说人多力量大，但却多了些依赖思想，加之贪玩、不够细心、等因素，使得我们之前的进度一直比较缓慢，直到下半段时间我们才每天全力投入设计之中去。
说到设计，我们如今已经可以避免发生一些原则性的错误，但是有一些细节我们还是做得不够，比如老师就给我们提出了图的一些画法问题，这些都是我们以后的设计中应该提起重视和改进的。
最后，还要感谢我们指导老师的细心指导、认真监督，以及给我们组的设计提出的许多中肯意见。
路漫漫其修远兮，如今我们已完成了大学里的一些内容，但仍觉得自己还有很多东西要学，希望自己在以后的学习生活中还得不断的学习与进步体会两周时间的课程设计已经完成了，通过这次课程设计，不仅让我了解了模型机的结构和怎么去设计微程序，更重要的还让我学会了、或者说是验证了“做事一定要有次序和对事物的总体把握”这句话的深刻内涵。
开始，我没有按照要求的步骤进行，而是一下子就开始去设计微程序，这使我对整个课程设计没有什么总体把握，也不知道接下来要干什么。