计算机硬件基础实习任务书
（适用于软件工程、网络工程专业）
一、 设计内容
采用模块化设计方法，设计一个X（学生根据设计自己定）位指令字长的模型机，包括：运算器单元、控制器单元、寄存器组、内存单元等核心部件。
二、设计要求
- 模型机指令系统至少包含1种寻址方式（内存直接寻址），以及下述6条基本指令：
ADD、AND、LOAD、 STORE、 JZ、NOP - 在上述指令的基础上至少进行以下扩展：
（1）增加1到n条指令
SUB、INC、DEC、 OR、 XOR、 NOT、SHL、SHR、SAL、SAR、 ROL 、ROR、 JMP、 JNZ、 JC、 JNC 等
（2）增加1到n个寻址方式
立即数寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、内存间接寻址、相对寻址等 - 底层元件采用硬件描述语言 VHDL设计，顶层实体采用原理图的设计方法。编写汇编语言程序段实现模型机的测试及仿真。
- 整理设计报告及相关的文档
包括指令系统设计、模型机逻辑框图设计、功能部件设计及仿真（ALU、寄存器、控制器、存储器的设计）、模型机集成及测试仿真。
三、设计步骤 - 拟定指令系统
要考虑指令的完备性、有效性、规整性；主要说明指令系统包括哪些指令以及指令格式、功能及操作数的寻址方式。 - 模型机逻辑框图设计
依据设计的指令功能，分析模型机中应包含哪些部件以及部件之间的连接，画出模型机逻辑框图。 - 功能部件设计
依据模型机逻辑框图，设计及仿真各个功能部件。
1）执行部件的设计及仿真
主要包含ALU、寄存器、三态门、多路选择器等部件。
2）控制部件的设计及仿真
可选择微程序控制器或组合逻辑控制器。
微程序控制器的设计步骤包含：微命令综合、指令流程图、微命令流程图、微指令设计、微程序编码、控制器部件的编程及仿真。
组合逻辑控制器的设计步骤包含：微命令综合、指令流程图、微命令流程图、状态机设计、控制器部件的编程及仿真。
3）存储部件的设计及仿真
可以分为RAM和ROM - 模型机集成及测试仿真
依据模型机逻辑框图，将设计好的功能部件转换为原理图符，连接形成模型机，设计汇编语言测试方案，使用汇编语言编写的测试段进行仿真测试。
四、成绩评定
成绩评定根据设计方案及仿真测试结果、设计过程中分析问题解决问题的能力、报告质量、验收时回答问题的准确性等因素进行综合评定；成绩评定等级为不及格、及格、中、良好、优秀五级。
五、设计报告要求
报告主要内容包括：设计题目、设计内容、设计方案、设计步骤、仿真测试结果，遇到的问题及解决方法、设计总结、参考文献等 。应做到文理通顺、排版规范、内容完整。