下图为早期的冯诺依曼体系结构计算机。
图2-1冯诺依曼结构（以运算器为中心） Figure 2-1John Von Neuman Structure（Centering on the unit ）
下图为该复杂模型机的数据通路框图。
图2-2数据通路框图
Figure 2-2 Data Path Diagram
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2．2存储器结构
2.2.1 存储器原理
存储器是计算机各种信息存储与交换的中心。在程序执行过程中，所要执行的指令是从存 储器中获取，运算器所需要的操作数是通过程序中的访问存储器指令从存储器中得到，运算结果在程序执行完之前又必须全部写到存储器中，各种输入输出设备也直接与存储器交换数据。把程序和数据存储在存储器中，是冯·诺依曼型计算机的基本特征，也是计算机能够自动、连 续快速工作的基础。
存储器原理图如图 2-5 所示，实验箱中所有单元的时序都连接至时序与操作台单元，CLR 都连接至 CON 单元的 CLR 按 钮。实验时 T3 由时序单元给出，其余信号由 CON 单元的二进制开关模拟给出，其中 IOM 应为 低（即 MEM 操作），RD、WR 高有效，MR 和 MW 低有效，LDAR 高有效。
图 2-5存储器原理图
2.3 运算器结构
2.3.1 运算器原理
计算机的一个最主要的功能就是处理各种算术和逻辑运算，这个功能要由 CPU 中的运算器 来完成，运算器也称作算术逻辑部件 ALU。本章首先安排一个基本的运算器实验，了解运算器 的基本结构，然后再设计一个加法器和一个乘法器。
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图2-3 运算器原理图
运算器部件由一片 CPLD 实现。ALU 的输入和输出通过三态门 74LS245 连到 CPU 内总线 上，另外还有指示灯标明进位标志 FC 和零标志 FZ。请注意：实验箱上凡丝印标注有马蹄形标 记‘ ’，表示这两根排针之间是连通的。图中除 T4 和 CLR，其余信号均来自于 ALU 单元 的排线座，实验箱中所有单元的 T1、T2、T3、T4 都连接至控制总线单元的 T1、T2、T3、T4， CLR 都连接至 CON 单元的 CLR 按钮。T4 由时序单元的 TS4 提供（时序单元的介绍见附录二）， 其余控制信号均由 CON 单元的二进制数据开关模拟给出。控制信号中除 T4 为脉冲信号外，其余均为电平信号，其中 ALU_B 为低有效，其余为高有效。
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图2-4 ALU和外围电路连接原理图
表2-1 复杂模型机功能表 助记符号 MOV RD , RS ADD RD , RS SUB RD , RS AND RD , RS RR RD , RS OR RD , RS INC RD LAD M D,RD STA M D,RS JMP M D BZC M D IN RD,P OUT P,RS LDI RD , D HALT TONG 指令格式 0001 RS RD 0011 RS RD 1011 RS RD 0100 RS RD 0111 RS RD 0110 RS RD 1010 ** RD 1111 M 1RD D 1110 M RD D 1101 M ** D 1100 M ** D 0101 ** RD P 0000 RS ** P 1001 ** RD D 0010 ** ** 1000 RS RD 指令功能 RS-->RD RD+RS-->RD RD—RS-->RD RD^RS-->RD RS右环移-->RD RDvRS-->RD RD+1-->RD E-->RD RD-->E E-->PC 当FC或FZ=1时， E-->PC [P]-->RD RS-->[P] D-->RD 停机 RD⊙RS?RD
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2.4 微程序控制器结构
微程序控制器原理：
微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送和各种处理操作。它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种微指令序列称为微程序。微程序存储在一种专用的存储器中，称为控制存储器。
图2-6 微程序控制器组成原理框图
微程序控制器的组成见图2-7，其中控制存储器采用3 片2816 的E2PROM，
具有掉电保护功能，微命令寄存器18 位，用两片8D 触发器（273）和一片4D（175）触发器组成。微地址寄存器6 位，用三片正沿触发的双D 触发器（74）组成，它们带有清“0”端和预置端。在不判别测试的情况下，T2 时刻打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当T4 时刻进行测试判别时，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过强置端将某一触发器置为“1”状态，完成地址修改。
通过微程序控制器原理图可知，P<1>等检验位，SE0-SE4等译码位以及LDRi，LDA等微操作位均为低电平有效，这一点在弄清译码器逻辑时很重要。
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