计算机组成原理实验报告四基本模型机设计及实现.docx

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1、计算机构成原理实验报告姓名学号实验组实验时间指引教师成绩实验项目名称实验四、基本模型机设计与实现实验目1 .在掌握部件单元电路实验的基本上，进一步将其构成系统地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。实验 原 理本次实验将在微程序控制下自动产生各部件单元的控制信号，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毕，CPU从内存中取出一条 机器指令到指令执行结束的一种指令周期所有由微指令构成的1序列来完毕，即一条机器 指令相应一种微程序。本实验采用五条机器指令：IN （输入）、ADD （二进制加法）、STA （存数）、

2、OUT （输出）、JMP （无条件转移），其指令格式如下（前八位为操作码）：助记符机器指令码阐明IN RO , SW0000 0000INPUT DEVICE”ADD RO,addr0001 OOOOxxxxxxxxRO+addrR0STA addr,RO0010 OOOOxxxxxxxxR0addrOUT BUS,addr0011 OOOOxxxxxxxxaddrBUSJMP addr0100 OOOOxxxxxxxxaddrPC其中IN为单字节（8位），其他为双字节指令，xxxxxxxx为addr相应日勺 二进制地址码。根据以上规定设计数据通路框图，系统波及到欧I微程序流程见下图，当拟定“

3、取指” 微指令时，该微指令的鉴别测试字段为P （1）测试。由于“取指”微指令是所有微程序 都使用的公用微指令，因此P （1）的测试成果浮现多路分支。本机用指令寄存器HW 四位（IR7-IR4）作为测试条件，浮现5路分支，占用5个固定微地址单元，最多可浮 现16路分支。当所有微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，实验书P63E4表（一） 即为将下图的I微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。学院:计算机科学与信息专业:班级:INADDq 口flPC-AR洒102BUS-IR120下 TAOUTJM)PC-5ARPuAaHPU-ARPCWRAM-BUS1幽魂L RD-DR11 07

4、10910BHAM-BUSKAM-BUt1 RAM-BUS欣B瓦日咫| B除神二“I )Dn RHSKAM-BUb。1B 够:LED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日勺控制以便辨认所规定的操作。“指令译码器”根据指令中的操作码译码，强置微控器单元日勺微地址，使下一条微指令指向相应日勺微程序首地址。本系统有两种外部I/O设备，一种是二进制代码开关，它作为输入设备(INPUTDEVICE)；另一种是 LED 块,它作为输出设备(OUTPUT DEVICE) o本实验设计机器指令程序如下:地址(二进制)内容(二进制

5、)助记符号阐明00000000 0000IN RO ，SW“INPUT DEVICEn-R000010001 0000ADD RO, 09HR0+ F09HJ -R000100000 100100110010 0000STA OBH, R0R0- FOBHJ01000000 101101010011 0000OUT BUS , 0AHFOAHJ -BUS01100000 101001110100 0000JMP 00H00H-PC10000000 000010010101 0101自定101010101010自定1011求和成果L将机器程序和其相应的微控制程序写入。2 .记录单步微程序单步机器

6、程序程序运营与暂停三种方式下所得的实验成果， 其中“程序运营与暂停”方式，随机取其中5次运营成果进行记录即可。3 .根据如下给出H勺机器指令助记符，结合“实验十 基本模型机设计与实现”中的机器实 验 内 容程序及微程序的代码，写出与该机器指令助记符相相应的机器程序及微程序的代码, 并记录下在“单步机器程序”方式下的运营成果。助记符号IN R1 , SWSUB R1,09HSTA 0AH,R1OUT BUS,OCHJMP OOH阐明“INPUT DEVICE” R1R1-09HR1R10AH 0CHBUS 00HPC其中由SW输入R1的值为“8F”，09H单元时值为“30”,OCH单元时值为“2

7、2”。验DICE-CH增强型计算机构成原理实验仪一台+排线若干 环实 验 环 -Hj-1 .将本实验所需连接信号：S3、S2、S1、SO、M, /CN, LOAD, /CE , WE, LDRO, LDDR1, LDDR2, LDIR, LDPC, LDAR, LDCZY, /PC-B, /ALU-B, /SW-B, LDR1, LDR2, /RO-B, /R1-B, /SR-B, C乙 LDARH, A8, A9, CS1 -IOCS, G-E6（J1）, G-EA （J2）, Cn+4 - Cn+4I, CZ1 -CZ2, CZL-CZQ一一进行连接，检查无误后 接通电源进入实验。2 .机

8、器程序和其相应日勺微控制程序时写入1）用按键输入法手动写入机器程序，即在“P态”按起始地址00H,然后再按下 “主存（ME）”命令键（即程序存储器读写键），将程序手动写入。2）用“装载（LOAD）命令键快捷完毕，其操作措施是：在闪动日勺“P. ”下，键入数字键“1”（基本模型机代号），然后再键入“装载（LOAD）命令键，实验装置自动装载由数字键定义U勺基本模型机相应的微控制程序，装载完毕自动返“P. ”待令。程序：POO 00P01 10P02 09P03 20P04 0BP05 30P06 OAP07 40P08 00P09 55POA AA机器指令格式阐明：地址机器代码P / X外 J机器

9、代码程序地址M00 00 00 00 80M01 00 60 06 40M02 80 10 08 04M03 80 40 00 20M04 80 08 00 A0M05 00 04 01 60M06 29 82 02 80M07 80 40 00 10M08 80 01 01 80M09 80 40 00 50M0A 80 00 00 80MOB CO 20 00 80MOC 08 00 07 BOM20 00 02 04 80M21 00 60 06 COM22 00 60 06 EOM23 00 60 06 90M24 00 60 06 DO乂地址 微指令代码M 派 派32位微控制代码A微程序地址（偏移地址）机器指令注意：控存实际地址=段地址+偏移地址，四个控存时段地址为00, 40H, 80H,C0H,这在键盘输入微程序时要注意控存实际地址计算。SW输入值为F0, 0B单元存储内容为FFo