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。

3、实验步骤3.1 所设计计算机的功能和用途设计的基本模型机的指令系统至少要包括六条不同类型的指令：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。

利用此模型机完成加法和减法操作。

两个操作都能读入被加（减）数，从内存中读取加（减）数，运算后都能保存运算结果，并且都将结果输出。

3.2 指令系统本课程设计采用六条机器指令：IN（输入）,OUT（输出），ADD（二进制加法），SUB（减法），STA（存数），JMP（无条件转移）。

其指令格式及说明如下表：表1 指令系统编码序号助记符机器指令码功能说明1 IN 00000000 "INPUT DEVICE"中的开关状态→R02 ADD addr 00010000 ******** R0+[addr]→R03 STA addr 00100000 ******** R0→[addr]4 OUT addr 00110000 ******** [addr]→DR1→LED5 JMP addr 01000000 ******** [addr]→PC6 SUB addr 01010000 ******** R0-[addr]→R0其中：IN为单字长（8位），其余为双字长指令，********为addr对应的二进制地址码。

3.3 总体结构和数据通路总体结构的设置如下：1、寄存器的设置R0、R1、R2为通用寄存器，8位；IR为指令寄存器，8位；PC为程序计数器，8位；AR为地址寄存器，8位；DR1、DR2为数据寄存器2、运算器的设置 ALU为运算器数据通路可见附录1的数据通路图。

3.4 设计指令执行流程本课程设计设计的机器指令程序如下表：表2 机器指令程序地址（二进制）内容（二进制）助记符说明0000 0000 0000 0000 IN R0 "INPUT DEVICE"→R0 0000 0001 0001 0000 ADD [10H],R0 R0+[10H]→R0 0000 0010 0001 00000000 0011 0010 0000 STA R0,[11H] R0→[11H]0000 0100 0001 00010000 0101 0011 0000 OUT [11H] [11H]→LED 0000 0110 0001 00010000 0111 0000 0000 IN R0 "INPUT DEVICE"→R0 0000 1000 0101 0000 ADD [10H],R0 R0-[10H]→R0 0000 1001 0001 00000000 1010 0010 0000 STA R0,[12H] R0→[12H]0000 1011 0001 00100000 1100 0011 0000 OUT [12H] [12H]→LED 0000 1101 0001 00100000 1110 0100 0000 JMP 00H 00H→PC0000 1111 0000 00000001 0000 0000 0001 自定0001 0010 求和结果0001 0011 求差结果3.5 微指令代码化当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，下表即为“二进制微代码表”。

表3 基本模型机二进制微程序代码表微地址S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8 A B C UA5…UA00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 5 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 6 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 10 7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 12 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 13 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 14 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 15 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 11 7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 2 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 23 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 24 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 25 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 26 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 12 7 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 3 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 03 4 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 3 5 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 13.6 组装和调试本设计采用的方法是联机读/写程序。

按照规定格式，将机器指令及微指令二进制表编辑成十六进制格式文件。

打开电源，运行联机软件的CMP.EXE，根据所使用的PC微机串口选择键入1或2，测试通过后，进入主菜单，如下表：表4 联机软件主菜单F1_EditF2_P/W PRF3_R/W CRF4_LoadF5_SaveF6_DebugF7_WaveF8_Exit进入主菜单后，用传送文件功能（F4_Load）将该格式文件传入实验系统。