计算机组成原理课设.docx

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1、实验五CPU组成与机器指令执行实验一、实验目的1.将微程序控制器同执行部件（整个数据通路）联机，组成一台模型计算机；2.用微程序控制器控制模型机数据通路；3.通过CPU运行九条机器指令（排除有关中断的指令）组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立计算机的整机概念。二、实验电路本次实验用到前面四个实验中的所有电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、程序计数器、指令寄存器、微程序控制器等，将几个模块组合成为一台简单计算机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也是最能得到收获的一个实验。在前面的实验中，实验者本身作为“控制

2、器”，完成数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。CPU从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个机器指令周期，是由微指令组成的序列来完成的，即一条机器指令对应一个微程序。三、实验设备1.TEC-4计算机组成原理实验系统1台2.双踪示波器1台3.直流万用表1只4.逻辑测试笔1支四、实验任务1.对机器指令系统组成的简单程序进行译码。将下表的程序按指令格式手工汇编成十六进制机器代码，此项任务应在预习时完成。地址指令机器代码00HLDAR0,[R2]01HLDAR1,[R3]02HADDR0,R103HJC+5

3、04HANDR2,R305HSUBR3,R206HSTAR3,[R2]07HMULR0,R108HSTP09HJMP[R1]2.按照框图5.1，参考前面实验的电路图完成连线，控制器是控制部件，数据通路（包括上面各模块）是执行部件，时序发生器是时序部件。连线包括控制台、时序部分、数据通路和微程序控制器之间的连接。其中，为把操作数传送给通用寄存器组RF，数据通路上的RS1、RS0、RD1、RD0应分别与IR3至IR0连接，WR1、WR0也应接到IR1、IR0上。图5.1模型计算机连线示意图3.将上述任务1中的程序机器代码用控制台操作存入内

4、存中，并根据程序的需要，用数码开关SW7-SW0设置通用寄存器R2、R3及内存相关单元的数据。注意：由于设置通用寄存器时会破坏内存单元的数据，因此应先设置寄存器的数据，再设置内存数据。4.用单拍（DP）方式执行一遍程序，列表记录通用寄存器堆RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据（程序结束后从RAM的相应单元中读出），与理论分析值作对比。单拍方式执行时注意观察微地址指示灯、IR/DBUS指示灯、AR2/AR1指示灯和判断字段指示灯的值，以跟踪程序中取指令和执行指令的详细过程（可观察到每一条微指令）。5.以单指（DZ)

5、方式重新执行程序一遍，注意观察IR/DBUS指示灯、AR2/AR1指示灯的值（可观察到每一条机器指令）。列表记录RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理论分析值作对比。注意：单指方式执行程序时，四个通用寄存器和RAM中的原始数据与第一遍执行程序的结果有关。6.以连续方式（DB、DP、DZ都设为0）再次执行程序。这种情况相当于计算机正常运行程序。由于程序中有停机指令STP，程序执行到该指令时自动停机。列表记录RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理论分析值作对比。同理，程序执行前的原始数据

6、与第二遍执行结果有关。五、实验要求1.务必做好实验预习，做到头脑清醒，思路清晰，以便进行实验时忙而不乱，心中有数。2.根据实验任务所提要求，实验进行前先列好必要的表格、数据和理论分析值，以便与实验结果相比较。3.本次实验中接线工作量稍多，务必仔细，以免信号线接错而控制出错，影响实验进度。4.写出实验报告，内容是：（1）实验目的；（2）实验任务1-6的数据表格；（3）值得讨论的其他问题。实验六中断原理实验一、实验目的1.从硬件、软件结合的角度，模拟单级中断和中断返回的过程；2.通过简单的中断系统，掌握中断控制器、中断向量、中断屏蔽等概念

7、；3.了解微程序控制器与中断控制器协调工作的基本原理。二、实验电路仍然使用前面的CPU组成与机器指令执行实验的电路图，但本次实验加入中断系统。这是一个简单的中断系统模型，只支持单级中断、单个中断请求，有中断屏蔽功能，旨在说明最基本的原理。中断屏蔽控制逻辑分别集成在2片GAL22V10（TIMER1和TIMER2）中。其ABEL语言表达式如下：INTR1:=INTR;INTR1.CLK=CLK1;IE:=CLR&INTS#CLR&IE&!INTC;IE.CLK=MF;INTQ=IE&INTR1;其中CLK1是TIMER1产生的时钟信号，

8、它主要是作为W1-W4的时钟脉冲，这里作为INTR1的时钟信号，INTE的时钟信号是晶振产生的MF。INTS微指令位是INTS机器指令执行过程中从控制存储器读出的，INTC微指令位是INTC机器指令执行过程中从控制存储器