设计（论文）专用纸目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc303239697"一、硬件设计PAGEREF_Toc303239697\h2HYPERLINK\l"_Toc303239698"1、设计目的PAGEREF_Toc303239698\h2HYPERLINK\l"_Toc303239699"2、基本原理PAGEREF_Toc303239699\h2HYPERLINK\l"_Toc303239700"（1）实验模型机CPU结构PAGEREF_Toc303239700\h2HYPERLINK\l"_Toc303239701"（2）机器指令的结构和功能PAGEREF_Toc303239701\h3HYPERLINK\l"_Toc303239702"二、微程序设计PAGEREF_Toc303239702\h5HYPERLINK\l"_Toc303239703"1、微程序流程图设计PAGEREF_Toc303239703\h5HYPERLINK\l"_Toc303239704"2、二进制微代码表设计PAGEREF_Toc303239704\h6HYPERLINK\l"_Toc303239705"3、机器指令程序设计PAGEREF_Toc303239705\h8HYPERLINK\l"_Toc303239706"4、指令运行过程PAGEREF_Toc303239706\h9HYPERLINK\l"_Toc303239707"三、总结体会PAGEREF_Toc303239707\h10HYPERLINK\l"_Toc303239708"四、参考文献PAGEREF_Toc303239708\h10一、硬件设计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概念。（3）掌握微程序控制器的组成原理。（4）掌握微程序的编写、写入及微程序的运行。（5）通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运行过程。2、基本原理（1）实验模型机CPU结构[1]运算器单元（ALUUINT）运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并－串型8位ALU；两个8位寄存器DR1和DR2为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。ALU的S0～S3为运算控制端，Cn为最低进位输入，M为状态控制端。ALU的输出通过三态门74LS245连到数据总线上，由ALU-B控制该三态门。[2]寄存器堆单元（REGUNIT）该部分由3片8位寄存器R0、R1、R2组成，它们用来保存操作数用中间运算结构等。三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由LDRi和RS-B根据机器指令进行选通。[3]指令寄存器单元（INSUNIT）指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由LDIR控制其选通。[4]时序电路单元（STATEUNIT）用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。[5]微控器电路单元（MICRO－CONTROLLERUNIT）微控器主要用来完成接受机器指令译码器送来的代码，使控制转向相应机器指令对应的首条微代码程序，对该条机器指令的功能进行解释或执行的工作。由输入的W/R信号控制微代码的输出锁存。由程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）实现程序的取指功能。[6]逻辑译码单元（LOGUNIT）用来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，及工作寄存器R0、R1、R2的选通译码。[7]主存储器单元（MAINMEM）用于存储实验中的机器指令。[8]输入输出单元（INPUT/OUTPUTDEVICE）输入单元使用八个拨动开关作为输入设备，SW-B控制选通信号。输出单元将输入数据置入锁存器后由两个数码管显示其值。该CPU数据结构通路框图如下：（2）机器指令的结构和功能部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次课设是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