CPU及简易模型机设计实验

简介：
《CPU及简易模型机设计实验》是一门结合理论与实践的教学课程，旨在通过动手构建和编程简易计算机模型，帮助学生深入理解中央处理器的工作原理及其在计算机系统中的作用。参与者将学习到微体系结构、指令集以及硬件接口的基础知识，并获得宝贵的实践经验。 在学习计算机组成原理的过程中，设计并实现一个简单的CPU及其模型机是一项至关重要的实验活动。该实验旨在让学生深入理解CPU的构成原理，并掌握如何利用基本单元电路构建功能完整的简单计算机模型。在此过程中，学生将接触微程序控制技术、硬件连接方式以及编程和调试技巧。 核心内容包括五条基础机器指令的设计与实现：输入(IN)、加法(ADD)、输出(OUT)、无条件跳转(JMP)及停机(HLT)，以支持数据的输入处理结果展示，程序跳转与停止等操作。实验中新增了程序计数器(PC)、地址寄存器(AR)和主存储器(MEM)，并调整微指令格式表和微程序流程图来适应这些新需求。 学生需设计微指令格式表以明确各控制位的作用，并绘制详细的微程序流程图来展示指令执行顺序与逻辑。此外，还需编写机器程序：例如接收数据至寄存器R0、自加操作以及结果输出等任务的实现。这不仅要求对机器指令有深刻理解，还必须将其转化为二进制代码并掌握硬件响应机制。 实验包含详细的线路连接图和操作步骤指导学生手动编程与校验过程。通过写入微程序及机器指令，并进行验证确保其正确性后方可正常运行。 整个过程中，学生们能亲身体会计算机体系结构的设计原理、硬件连接方法以及微程序控制的运作方式；同时结合理论知识与实践技能解决实际问题的能力也得到了提升，为未来深入研究打下坚实基础。