简单模型机实验报告.docx

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1、坪语：课中检查完成的题号及题数：课后完成的题号与题数：成绩:.自评成馍：实验报告实验名称：简雌模型机实验报告日期：班级：学号：.姓名一一、实验目的：1、掌握个简单CPU的组成原理。2、在掌握部件单元电路的根底上，进一步将其构造一台根本模型计算机。3、为其定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调忒掌握整机概念。二、实验内容：本实验要实现个简单的CPU,并且在此CPII的根底匕继续构建个简单的模型计算机。CPU由运算器(A1.U).做程序控制器(MC),通用存放器(KO),指令存放器(IR)、程序计数器(PC)和地址存放器(AR)组成,如图21-1所示。这个CPU在写入相应的微指令后，就具备了

2、执行机器指令的功能，但是机器指令般存放在主存当中，CPU必须和主存挂接后，才有实际的意义，所以还需要在该CPU的根底上增加一个主存和根本的输入输出部件，以构成一个简单的模型计算机。图1-4T根本CpU构成原理图除了程序计数版（PC）,其余部件在前面的实验中都已用到，在此不再讨论。系统的程序计数器（PC）由两片741.S161和一片741.S245构成，其原理如图卜4-2所示。PCB为三态门的输出使能端,C1.R连接至8N单元的总消端C1.R,按EC1.R按钮，将使PC消零，1.DPC和T2相与后作为计数器的计数时钟，当1.OAD为低时，计数时钟到来后将CP1.内总线上的数据打入PC。图1-4-

3、2程序计数器（PC）原理图本模型机和前面微程序控制落实验相比，新增加一条跳转指令JMP，共有五条指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、OUT（输出）、JMP（无条件转移），H1.T（停机），其指令格式如下（高4位为操作码：助记符机器指令码说明IN00100000IN-ROADD0000OOOORO+ROfROOuT00110000RO-OUTJMPaddr11000000*addr-PCH1.T01010000停机其中JMP为双字节指令，其余均为单字节指令，*为Uddr对应的二进制地址码.微程序控制器实验的指令是通过手动给出的，现在要求CPU自动从存储涔读取指令并执行。根据以上要求，设计数

4、据通路图，如图17-3所示。本实验在前一个实验的根底上增加/:个部件，一是PC（程序计数器），另一个是AR（地址存放器），还有就是MEM（主存）。因而在微指令中应增加相应的控制位,其微指令格式如表IYT所示。图1-4-3数据通路图系统涉及到的做程序流程见图17-4所示，当拟定“取指”做指令时，该做指令的判别测试字段为P测试。指令译码原理见图1-3-3所示，由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此PCD的测试结果出现多路分支。本机用指令存放器的高6位(1R7-IR2)作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定做地址单元，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控存个微地址单元随意填写，微程

5、序流程图上的单元地址为16进制1当全部微程序设”完毕后，应将每条微指令代码化，表1-4-2即为将图】4-2的微程序流程图按微指令格式特化而成的“二进制微代码表”。图1-4-4简单模型机微程序流程图表1-4-2二进制做代码表地址十六进制高五位S3-S0A字段cmM5-M000000001000000000000OOoOoo00000101006D4300000000011011010100001103107070000100000I1.1.00000111000004002405000000000010010(XX)0001010504B201000001001O1.1.001000000001

6、ID105141000100000101OOo1010000013000140400000000000101000000010032183001OOO1.1.0000O1.1.00000000000133280401001010000000010(XX)00000135OO0035000000000000OOoOoOI1.O1.O1.3C006D5D000000000110110101O1.1.1.O1.设计一段机器程序，要求从IN单元读入一个数据，存-FR0,将RO和自身相加，结果存于R0,再将RO的值送OUT单元显示。根据要求可以得到如下程序，地址和内容均为二进制数。地址内容助记符说明00

7、00000000100000：START:INRO从IN单元读入数据送RO0000000100000000：ADDRO,RORO和自身相加,结果送RO0000001000110000;OUTRORO的值送OUT单元显示0000001111100000;JMPSTART跳转至OoH地址00000100000000000000010101010000：H1.T停机三、工程要求及分析：1.试修改现有的指令系统，将加法指令的功能修改为RO的内容和某个存储单元的内容相加：增加存数、取数和减法三条机器指令，指令助记符分别为STA4I.AD和SUB,指令操作码分别为十六进制的60、70和80“四、具体实现:

8、微程序流程图:SUB2“FC*AAK1.A-MtMKV046OOTIH1.Iwou,5NOPA40地址十六进高五位制OOOOOOO1.OOOOOO1.0061)430000003107072OOO1.OO1.206005OO1.OO05200401OO1.OO06206007OO1.OO07103001OOO1.O08006D79000000920600AOO1.OOOA10300B00010二进制代码表S3-S0字段B字段段字O0O1O1O000O0O0O1O0O0CO100ooo100M5-M0OOOOO1.000011!10010000101000001OOO1.1.1.000001I1

9、.1.OO1.001010OO1.O1.1.OB00240C00000000001001000032183001OOO1.1.OOOOO1.1.000000332804010010100000000100003500003500000000000000000036Ooe1.)8400000000011011010137Ooe1.)8600000000011011010138001408000000000001010000OC05B201000001011O1.1.OOI000OO1.1.OO000001000001I1.O1.O1.OOO1.OOOOO1.1.O001000000001说明从I

10、N单元读入数据送RO先读地址再读数据,存入主存取出存入主存的数据RO的值送OUT单元显示从IN单元读入数据送RO进行诚法运算Ro的值送OUT单元显示H1.T停机做程序：地址内容000000000010000000000001001000000000001001100000000000110000000000000100001100000000010111100000000001100010000000000111()00000000000100001100000编写微程序：机器指令.$；0020:从IN单元读入数据送RO$P0160：先读地址再读数据，存入主存$p0270：取出存入主存的数据$

11、P0330;R。的值送OUT单元显示$P0420;从IN单元读入数据送RO$P0580：进行减法运算$P0630;RO的值送OUT单元显示$P0700;$P0850：H1.T停机微指令：$MOO000001NOP$M01006D43PC-R,PC加1$M03107072MEM-IR,P$M32183001IN-ROJM36006D81.PC-R,PC加1JM01206005R-MEM$M05200101RO-MEM$M370061)86PC-AR,PC加1$M06206007R-MBM$M07103001MEM-RO$M33280401RO-OUT$M01006D43PC-AR,PC加1$M0

12、3107072$M32183001$M38001408JM08006D79$M0920600$MOA10300BJMOB00240CJMOC05B201$M33280101$MOOOOOOO1.MEM-IRIN-RORO-PC-R,PC加1AR-MRMMEM-RORO-B-B-RORO-O1.TNOP六、所遇问题及解决方法：(1)程序运行前必须对微地址清零。拨动实验仪右下角清零开关C1.R(1-0-1)后,观看实验仪右上方的微地址显示灯IUAOuA5)是否全为零，假设全为零，那么正确，假设不全为零，说明有问题，要检查。(2)使用单步微指令运行程序，单击该系统第：行的“单步微指令”图标即可。(3

13、)在每次单步执行一条微指令的过程中，都要观察屏科动态流线显示的运行结果，根据屏暮显示的结果分析与该条微指令的格式和功能是否致。假设不-致,必须检查原因。七、实验总结：通过本次实验收获丰富，在做这次实验之前，通过深入的预习，理解了实验原理、明确了实验的目的，按部就班地连线，逐步完成了实验的要求。在实验过程中，我认我进行实验操作和思考实验有关的内容，把自己不太明白的问题通过实验理解清楚，取得了较好的实验结果.通过这次实验惭得了根本模型机设计与实现的根本操作，加深r对书本知识的认识。通过at运行五条机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，建立了利用指令控制整机(输入、输出、运算、存储系统)的概念。本次实脸，提高J我对组成原理实验的积极性，更教育r我实验要认真，要培养r我实验要认真，要严递的态度，将课本知识运用到实践之中，也提高了对课程学习的热情。八、建议：1、希望老师在时间充裕的情况下，能带若我们做实验：2、实验之前向大家讲解本次试购的考前须知，以免我们犯不必要的错误。