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。