计算机组成原理课设
计算机组成原理课程大纲
计算机组成原理课程大纲一、课程简介本课程旨在介绍计算机组成的基本原理和体系结构，以及计算机硬件和软件之间的关系。
通过本课程的学习，学生将深入了解计算机的组成、工作原理以及各个组成部分之间的互联关系，为进一步学习和研究计算机科学相关领域奠定坚实基础。
二、教学目标1. 掌握计算机体系结构的基本概念和关键技术；2. 理解计算机硬件与软件之间的协同工作原理；3. 掌握冯·诺依曼体系结构及其相关技术；4. 理解计算机的运行原理和数据表示方式；5. 掌握计算机指令系统的设计与实现方法；6. 了解计算机存储器和输入输出设备的工作原理；7. 熟悉计算机的中央处理器（CPU）和指令执行过程；8. 理解计算机系统的性能评价和优化方法。
三、教学内容1. 计算机组成与发展历程1.1 计算机组成的概念和基本原理1.2 计算机体系结构的历史演变1.3 计算机发展的趋势和前沿技术2. 冯·诺依曼体系结构2.1 冯·诺依曼计算机模型与体系结构2.2 存储程序与指令执行过程2.3 冯·诺依曼计算机的优缺点与应用3. 计算机硬件组成与工作原理3.1 中央处理器（CPU）的组成与工作原理 3.2 存储器的类型、层次结构与访问方式3.3 输入输出设备的分类和接口技术4. 数据表示与运算4.1 数字系统和编码方式4.2 二进制运算与逻辑电路4.3 浮点数表示和运算5. 计算机指令系统的设计与实现5.1 指令系统的概念和分类5.2 指令的格式和编码方式5.3 指令的执行和流水线技术6. 计算机性能评价与优化6.1 计算机系统性能指标6.2 程序和算法的性能优化6.3 计算机系统的并行处理与分布式计算四、教学方法本课程采用多种教学方法，包括：1. 讲授：通过系统的理论讲解，向学生介绍计算机组成原理的基本概念和关键知识点；2. 实践：通过实验、案例分析等实践活动，加深学生对计算机组成原理的理解和应用能力；3. 讨论：组织小组讨论、学术研讨等形式，促使学生思考和交流，提高综合素质；4. 课堂互动：通过提问、答疑等方式，加强学生与教师之间的互动和参与。
2024计算机组成原理大纲
2024计算机组成原理大纲
9. 控制器和时钟 - 控制器的功能和设计原理 - 时钟的作用和设计方法 - 异常和中断处理
10. 计算机系统的可靠性和安全性 - 计算机系统的可靠性分析和评价 - 计算机系统的安全性和安全保护机制 - 计算机系统的故障诊断和容错技术
2024计算机组成原理大纲
以上是一个典型的计算机组成原理课程大纲的示例，不同学校和教师可பைடு நூலகம்会有所不同。该 大纲涵盖了计算机系统的各个方面，从硬件到软件，从基本概念到高级技术，帮助学生全面 了解和理解计算机系统的组成和工作原理。
2024计算机组成原理大纲
计算机组成原理是计算机科学与技术领域的一门基础课程，主要介绍计算机硬件系统的组 成和工作原理。以下是一个典型的计算机组成原理课程大纲的示例：
1. 引言 - 计算机组成原理的定义和重要性 - 计算机的发展历程和趋势
2. 计算机系统概述 - 计算机的基本组成和功能 - 计算机硬件和软件的关系 - 计算机的性能指标和评价方法
6. 输入输出系统 - 输入输出设备的分类和特点 - 输入输出接口和控制器的设计原理 - 中断和DMA技术
2024计算机组成原理大纲
7. 总线系统 - 总线的基本概念和特点 - 总线的组成和连接方式 - 总线的传输方式和时序控制
8. 计算机性能与指令级并行 - 计算机性能的度量和提升方法 - 指令级并行的概念和技术 - 流水线和超标量技术
2024计算机组成原理大纲
3. 数据表示与处理 - 二进制数系统和数据表示 - 整数和浮点数的表示和运算 - 数据的编码和压缩
4. 存储器层次结构 - 存储器的分类和特点 - 主存储器和辅助存储器的组成和工作原理 - 存储器的层次结构和缓存技术
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案一、教学目标1. 了解计算机硬件系统的组成及功能2. 掌握数据的表示和运算方法3. 理解存储器的层次结构和工作原理4. 掌握中央处理器（CPU）的工作原理和性能指标5. 了解计算机的输入输出系统及其接口技术二、教学内容1. 计算机硬件系统计算机的组成输入输出设备存储器中央处理器（CPU）2. 数据的表示和运算数制转换计算机中的数据类型算术运算逻辑运算3. 存储器层次结构随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）硬盘存储器虚拟存储器4. 中央处理器（CPU）CPU的组成和结构指令集和指令系统指令执行过程CPU性能指标5. 输入输出系统输入输出设备I/O接口技术中断和直接内存访问（DMA）总线和接口三、教学方法1. 采用讲授法，讲解基本概念、原理和方法。
2. 结合实例分析，让学生更好地理解计算机组成原理。
3. 使用实验和实训，培养学生的实际操作能力。
4. 开展课堂讨论和小组合作，提高学生的分析和解决问题的能力。
四、教学资源1. 教材：《计算机组成原理》2. 课件：PowerPoint或其他教学软件3. 实验设备：计算机、内存条、硬盘等4. 网络资源：相关在线教程、视频、论文等五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业、实验报告等（30%）2. 期中考试：测试计算机组成原理的基本概念、原理和方法（30%）3. 期末考试：综合测试计算机组成原理的知识点和实际应用（40%）六、教学安排1. 课时：共计48课时，每课时45分钟。
第一章：8课时第二章：6课时第三章：10课时第四章：10课时第五章：4课时第六章：6课时第七章：6课时第八章：4课时第九章：4课时第十章：4课时2. 教学方式：讲授、实验、课堂讨论、小组合作等。
七、教学重点与难点1. 教学重点：计算机硬件系统的组成及功能数据的表示和运算方法存储器的层次结构和工作原理中央处理器（CPU）的工作原理和性能指标输入输出系统及其接口技术2. 教学难点：存储器的工作原理中央处理器（CPU）的指令执行过程输入输出系统的接口技术八、教学进度计划1. 第一周：计算机硬件系统概述2. 第二周：数据的表示和运算3. 第三周：存储器层次结构4. 第四周：中央处理器（CPU）5. 第五周：输入输出系统6. 第六周：综合练习与实验九、教学实践活动1. 实验：实验一：计算机硬件组成认识实验二：数据表示与运算实验三：存储器测试实验四：CPU性能测试实验五：输入输出系统实验2. 课堂讨论：讨论话题：计算机硬件技术的未来发展讨论形式：小组合作、课堂分享1. 课程结束后，对教学效果进行自我评估和反思。
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案一、课程简介1.1 课程背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成、工作原理和性能优化方法。
通过本课程的学习，学生将能够理解计算机硬件系统的整体结构，掌握各种计算机组件的功能和工作原理，为后续学习操作系统、计算机网络等课程打下基础。
1.2 课程目标（1）了解计算机系统的基本组成和各部分功能；（2）掌握计算机指令系统、中央处理器（CPU）的工作原理；（3）熟悉存储器层次结构、输入输出系统及总线系统；（4）学会分析计算机系统的性能和优化方法。
二、教学内容2.1 计算机系统概述（1）计算机的发展历程；（2）计算机系统的层次结构；（3）计算机系统的硬件和软件组成。
2.2 计算机指令系统（1）指令的分类和格式；（2）寻址方式；（3）指令的执行过程。
2.3 中央处理器（CPU）（1）CPU的结构和功能；（2）流水线技术；（3）多核处理器。
2.4 存储器层次结构（1）存储器概述；（2）随机存取存储器（RAM）；（3）只读存储器（ROM）；（4）缓存（Cache）和虚拟存储器。
2.5 输入输出系统（1）输入输出设备；（2）中断和DMA方式；（3）总线系统。
三、教学方法3.1 讲授法通过讲解、举例、分析等方式，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和应用。
3.2 实验法安排实验课程，使学生在实践中了解和验证计算机组成原理的相关知识。
3.3 案例分析法分析实际案例，使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用和意义。
四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。
4.2 期末考试采用闭卷考试方式，测试学生对计算机组成原理知识的掌握程度。
五、教学资源5.1 教材《计算机组成原理》（唐朔飞著，高等教育出版社）。
5.2 辅助资料包括课件、实验指导书、案例分析资料等。
5.3 网络资源推荐学生访问相关学术网站、论坛，了解计算机组成原理的最新研究动态和应用成果。
计算机组成原理-简单模型机设计课设
目录摘要 (2)前言 (3)正文 (4)一、设计目的和设计原理 (4)1.1设计目的 (4)1.2设计原理 (4)二、总体设计 (7)三、详细设计 (8)3.1运算器的物理结构 (8)3.2存储器系统的组成与说明 (11)3.3指令系统的设计与指令分析 (12)3.4微程序控制器的逻辑结构及功能 (14)3.5微程序的设计与实现 (18)四、系统调试 (27)总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)摘要根据设计任务书要求，本设计要实现完成一个简单计算机的设计，主要设计部分有运算器，存储器，控制器以及微指令的设计。
其中运算器由运算芯片和寄存器来完成,存储器由总线和寄存器构成，使用硬布线的方式实现控制器，从而完成设计要求。
:关键词：基本模型机的设计；运算器；存储器；控制器；前言计算机组成原理是计算机科学技术学科的一门核心专业基础课程。
从课程的地位来说，它在先导课程和后续课程之间起着承上启下的作用。
计算机组成原理讲授单处理机系统的组成和工作原理，课程教学具有知识面广，内容多，难度大，更新快等特点。
此次课程设计目的就是为了加深对计算机的时间和空间概念的理解, 增强对计算机硬件和计算机指令系统的更进一步了解。
计算机组成原理课程设计目的是为加深对计算机工作原理的理解以及计算机软硬件之间的交互关系。
不仅能加深对计算机的时间和空间的关系的理解，更能增加如何实现计算机软件对硬件操作，让计算机有条不紊的工作。
正文一、设计目的和设计原理1.1设计目的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。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲一、课程概述《计算机组成原理》是计算机科学与技术、电子信息工程等专业的一门重要基础课。
本课程主要介绍计算机的基本组成和工作原理，使学生全面了解计算机硬件体系结构，包括计算机历史发展、指令系统、CPU设计、存储器层次结构、输入输出系统、总线结构等内容。
二、教学目标1.了解计算机硬件的组成和工作原理。
2.理解计算机的历史发展过程，掌握计算机的分类和体系结构。
3.掌握计算机指令系统的设计原则和常见指令的执行过程。
4.熟悉CPU的基本组成和工作原理，能够设计简单的CPU。
5.理解存储器层次结构的原理，熟悉常见的存储器技术。
6.了解输入输出系统的原理和常见的接口技术。
7.掌握计算机总线的分类和工作原理。
三、课程具体内容及教学安排1.计算机硬件体系结构（2周）-计算机硬件的分类和功能-冯·诺依曼计算机体系结构-CISC和RISC指令集架构2.指令系统设计与实现（3周）-指令系统的基本要求-ISA的设计原则-MIPS指令系统设计与实现3.CPU设计与实现（4周）-CPU的基本结构和功能-数据通路和控制器的设计与实现-单周期CPU与多周期CPU的设计比较4.存储器层次结构（3周）-存储器的分类和特点-存储器的层次结构和映射方式- Cache的设计原理和优化策略5.输入输出系统（2周）-输入输出设备的分类和特点-输入输出接口的工作原理与设计-DMA和中断的处理机制6.总线结构（2周）-总线的分类和特点-总线的时序与仲裁机制-PCI和PCIe总线的基本原理四、教学方法1.理论授课：介绍计算机的基本原理和概念。
2.实践操作：通过实验课程，让学生动手操作实际的计算机硬件和软件，加深对计算机组成原理的理解。
3.讨论与研讨：组织学生进行小组讨论和报告汇报，共同探讨计算机组成原理的相关问题。
4.相关案例分析：通过实际案例分析计算机组成原理在实际应用中的作用和影响。
五、教材和参考书教材：参考书：1. 《计算机组成与设计：硬件/软件接口》（原书第4版）（Patterson和Hennessy编著）2. 《计算机组成与体系结构》（英文版）（David A. Patterson和John L. Hennessy编著）3.《计算机组成原理及其实践》（胡伟编著）六、评分方式1.平时成绩：包括出勤情况、作业完成情况和课堂表现等。
计算机组成原理课程设计报告书
计算机组成原理课程设计报告书计算机组成原理课程设计报告书目录一．实验计算机设计11.整机逻辑框图设计12.指令系统的设计23．微操作控制部件的设计54．设计组装实验计算机接线表135．编写调试程序14二．实验计算机的组装14三．实验计算机的调试151.调试前准备152.程序调试过程163.程序调试结果164.出错和故障分析16四．心得体会17五．参考文献17题目研制一台多累加器的计算机一实验计算机设计1.整机逻辑框图设计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，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、地址寄存器、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LR0LR1LR2寄存器AxBxCxR0-GR1-GR2-G数据总线（D_BUS）ALU-GALUMCNS3S2S1S0暂存器LT1暂存器LT2LDR1LDR2移位寄存器MS1S0G-299输入设备DIJ-G微控器脉冲源及时序指令寄存器LDIR图中所有控制信号LPCPC-G程序计数器LOADLAR地址寄存器存储器6116CEWE输出设备D-GW/RCPU图1整机的逻辑框图图1-1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的其他部分都由EP1K10集成。
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。
计算机组成原理教学设计
计算机组成原理教学设计1. 简介计算机组成原理是计算机相关专业的一门重要课程，它主要涉及计算机硬件组成、原理和结构以及计算机系统的层次结构等，是学习计算机科学与技术的基础性课程之一。
本文将从教学目标、教学内容、教学方法、教学评价等方面进行计算机组成原理教学设计的详细介绍。
2. 教学目标本课程的教学目标主要包括以下几个方面：1.掌握计算机硬件组成的基本知识，了解计算机系统的层次结构、指令系统和CPU的工作原理等；2.熟练掌握计算机组成原理中的基本概念、术语和计算机的数据表示方式；3.能够使用计算机所需要的各种硬件和软件资源，对计算机操作系统有一定的了解；4.具备分析、设计和实现简单的计算机系统和组成部分的能力；5.加深对计算机硬件的理解和兴趣，为进一步学习计算机科学和技术打下基础。
3. 教学内容本课程主要包括以下几个方面：1.计算机系统的层次结构；2.指令系统和CPU的工作原理；3.存储系统；4.I/O系统；5.总线系统；6.计算机的组成部件；7.计算机原理问题。
4. 教学方法在教学方法上，本课程采用多种教学模式，主要包括：1.讲授和演示；2.实践操作和课堂练习；3.课程设计和讨论；4.实验教学和开发项目。
在教学过程中，重点注重学生的动手实践和设计能力，帮助学生理解计算机硬件组成和结构，提高学生的解决问题能力和独立思考能力。
5. 教学评价为了全面评价学生的学习情况和提高教学效果，本课程特别注重教学评价。
教学评价主要包括以下几个方面：1.课堂作业和小组讨论；2.平时考核和实验操作；3.期末考试；4.课程设计和综合实验等。
在教学评价中，注重学生的学习效果和实际能力的提高，并充分考虑学生的个性差异和兴趣特点，为学生提供个性化的教学服务和教学指导。
6. 结论计算机组成原理是一门重要的计算机基础课程，对于计算机相关专业的学生来说具有重要意义。
本文从教学目标、教学内容、教学方法和教学评价等角度进行了计算机组成原理的教学设计，并提出了相应的教学策略和方法，旨在帮助学生掌握计算机组成原理的基本知识和基本概念，为进一步学习计算机科学和技术打下坚实的基础。
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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。
一般不应少于3000字。
2．在适当位置配合相应的实验原理图、数据通路图、微程序流程图、实验接线图、微指令代码表等图表进行说明。
应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。
3．设计总结部分主要写本人设计期间所做工作简介、得到了哪些设计成果、以及自己的设计体会，包括通过课程设计有何收获，程序有哪些不足之处，哪里遇到了困难，解决的办法，以及今后的目标。
设计小组评语处注明设计组编号、设计组组长、设计组成员，并由设计组组长给出评语。
评语包括该同学主要完成了哪些任务，课程设计期间的表现和态度如何，组长自己的评语由小组其他成员集体讨论后写出。
4．课程设计说明书手写或打印均可，具体要求如下：手写时要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印时采用A4纸，页边距均为20mm，章标题(如: 2 设计原理及内容)和目录、摘要、参考文献、设计小组评语等部分的标题用小三号黑体，上下各空1行，居中书写；一级节标题(如: 2.1 设计原理)采用黑体四号字，二级节标题(如: 2.1.1数据通路)采用黑体小四号字，左对齐书写。
正文采用宋体小四号字，行间距18磅，每个自然段首行缩进2个字。
图和表的要有编号和标题，如：图2.1数据通路图；表1.1机器指令表。
图题与表题采用宋体五号字。
表格内和插图中的文字一般用宋体五号字，在保证清楚的前提下也可用更小号的字体。
英文字体和数字采用Time New Roman字体，与中文混排的英文字号应与周围的汉字大小一致。
页码用五号字，在每页底端居中放置。
5．课程设计说明书装订顺序为：封面、任务书、成绩评定表、目录、正文、参考文献、设计小组评语。
在左侧用订书钉装订，不要使用塑料夹。
四、设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求1．完成“基本模型机”中指定机器指令的操作功能，运行稳定。
2．撰写课程设计说明书。
五、时间进度安排六、主要参考资料（文献）[1]王健、王德君.计算机组成原理实验指导书.沈阳工程学院,2005[2]白中英.计算机组成原理(第4版).北京:科学出版社,2007[3]蒋本珊.计算机组成原理.北京:清华大学出版社,2004[4]唐朔飞.计算机组成原理.北京:高等教育出版社,2000沈阳工程学院计算机组成原理课程设计成绩评定表系（部）：信息工程系班级：计本061 学生姓名：吴娟张健任江涛计算机组成原理课程设计设计小组任务分配及自评摘要“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。
一台数字计算机基本上可以划分为两大部分——控制部件和执行部件。
控制器就是控制部件，而运算器、存储器、外围设备相对控制器来讲，就是执行部件。
控制部件与执行部件之间就是通过控制线来联系的。
控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常把这种控制命令叫做微命令，而执行部件接受微命令后所进行的操作，叫做微操作。
本次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。
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。
本次的课程设计是通过TDN-CM计算机组成原理教学实验系统上完成基本模型机的设计与实现。
各部件单元的控制信号时认为虚拟产生的，而本次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。
此报告除了设计简单的IN(输入)、ADD(二进制加法)、JMP(无条件转移)三条机器指令外，另外加上STA(存数)、OUT (输出)以及SUB(二进制减法)三条机器指令。
在初步设计过程中，使用了两种外部设备，一种是二进制代码开关(DATA UNIT)，它作为输入设备；另一种是发光二极管(BUS UNIT上的一组发光二极管)，它作为输出设备。
例如：输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。
输出时，将输出数据送到数据总线BUS上，驱动发光二极管显示算法的结果；在设计观察结果的过程中，通过使用两个开关SWB、SWA的状态来设置读取内存、写入内存和启动程序三种状态，同时利用P(1)测试和P(4)测试这两个测试字段来分别作为微指令的判别测试字段和控制台操作的判别测试字段。
微程序流程图、微指令的首地址、机器指令及微指令的二进制代码设计完成后，正确的写入 E2PROM芯片2816中。
关键词机器指令微指令微程序目录摘要 (I)1 设计基础 (1)1.1 设计题目 (1)1.2 设计目的 (1)1.3 设备器材 (1)2 设计原理及内容 (2)2.1 设计原理 (2)2.2 设计内容 (2)2.2.1 机器指令 (2)2.2.2 数据通路 (3)2.2.3 微指令 (3)2.2.4 微程序地址转移电路 (5)2.2.5 控制台操作微程序 (7)3 设计步骤 (8)3.1 连接实验线路 (8)3.2 写入程序 (8)3.3 运行程序 (9)4 问题及解决方法 (10)设计总结 (11)参考文献 (12)1 设计基础1.1 设计题目基本模型机的设计与实现1.2 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，上机调试，掌握整机概念。
1.3 设备器材TDN-CM计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。
2 设计原理及内容2.1 设计原理前面的部件实验过程中，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。
本系统使用两种外部设备，一种是二进制代码开关(DATA UNIT)，它作为输入设备；另一种是发光二极管(BUS UNIT上的一组发光二极管)，它作为输出设备。
例如：输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。
输出时，将输出数据送到数据总线BUS上，驱动发光二极管显示。
2.2 设计内容2.2.1 机器指令本次设计将完成六条机器指令的微程序设计：IN(输入)、ADD(二进制加法)、STA(存数)、OUT (输出)、SUB(二进制减法)、JMP(无条件转移)。
其中机器指令码的最高4位为操作码。
IN为单字长(8位)，其余为双字长指令。
XXXXXXXX为addr对应的二进制地址码。
机器指令程序及数据存放地址举例如表2.1所示。
2.2.2 数据通路实验系统的数据通路图，如图2.1所示。
图2.1 数据通路图注意：①片选信号CE=0为有效电平，CE=1为无效电平。
②WE=1为写入，WE=0为读出。
③LOAD和LDPC同时为“1”时，可将总线上的数据装入到PC中；LDPC为“1”，同时LOAD为“0”时，将PC中内容加1。
④M=0为算术运算，M=1为逻辑运算。
⑤CN=0表示运算开始时低位有进位，否则低位无进位。
2.2.3 微指令微指令字长共24位，其控制位顺序如图2.2所示。
图2.2 微指令格式其中UA5～UA0为下一条微指令微地址，A、B、C为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多种不同控制信号。
A字段中的LDRi为打入工作寄存器信号的译码器使能控制位。
B字段中的RS-B、RD-B、RI-B分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选通译码。
C字段中的P(1)～P(4)是四个测试字位。
其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，其原理如图2.5所示。
AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，其为零有效。
将画好的微程序流程图中每一CPU周期的微操作按微指令格式转化成二进制代码，填入如下格式的二进制代码表中，如表2.2所示。
2.2.4 微程序地址转移电路本实验系统的指令寄存器(IR)用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时，先把该指令从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送至指令寄存器。
指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数构成，为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试[P(1)]，通过节拍脉冲T4的控制以便识别所要求的操作。
“指令译码器”(实验板上标有“INS DECODE”的芯片)根据指令中的操作码译码后的结果，将微控器单元的微地址修改为下一条微指令的地址。
地址修改要依靠实验系统的微程序地址转移电路来完成，该电路如图2.3所示。
图2.3 微程序地址转移电路图中左侧的FC、FZ、P(1)～P(4)均为低电平有效。
当T4有正脉冲信号到来时该电路开始工作。
I7～I2中输入指令寄存器的第7～2位，SE5～SE1为微程序地址转移电路的输出结果。
根据SE5～SE1的值，实验系统自动将下一条微指令的原始地址UA4～UA0修改为实际的正确地址。
修改方法是将SE5～SE1的值与下一条微指令的原始地址UA4～UA0进行按位操作，SE5～SE1中为1的位对应的原始地址UA4～UA0中的位保持不变，而SE5～SE1中为0的位对应的原始地址UA4～UA0中的位强置为1。