计算机组成原理课程设计实验报告

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1、计算机组成原理课程设计实验报告赵叶峰计科061026号2008-12-2412目录一、实验目的1二、实验设备1三、实验原理11.微程序控制电路12、微指令格式13、五条机器指令14、微程序流程图1四、实验步骤11、连接实验线路12、观察微程序控制器的工作原理：13、根据指令系统编写程序14、运行程序1五、心得体会112一、实验目的1.掌握微程序控制器的组成原理2.掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行3.在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，将第一部分中的各单元组成系统，构造一台基本模型计算机。4.根据定义的五条机器指令，编写相应的微程序，并运行，形

2、成整机概念二、实验设备ZY15Comp12BB计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干Pc机一台三、实验原理实验所用的时序电路原理可以参考时序实验。由于时序电路的内部线路已经连好（时序电路的CLR已接到实验板中下方的CLR清零开关上），所以只需将时序电路与方波信号源连接即可。1.微程序控制电路微程序控制器的组成见图1-13。其中控制存储器采用3片2816E2PR0M，具有掉电保护功能。微命令寄存器18位，用两片8D触发器（74LS273）和一片4D（74LS175）触发器组成。微地址寄存器6位，用三片上升沿触发的双D触发器（74LS74）组成，它们带有清“0”端和

3、置“1”端。在不进行判别测试的情况下，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时刻进行判别测试时，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设置为“1”状态，完成地址修改。在该实验电路中，在CONTROLUNIT有一个编程开关SP06，它具有三种状态：WRITE（编程）、READ（校验）、RUN（运行）。当处于“编程状态”时，实验者可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器2816中。当处于“校验状态”时，可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证，从而可以判断写入的二进制代码是否正确。当处于“运行状态”时，只要给出微程

4、序的入口微地址，则可根据微程序流程图自动执行微程序。图中微地址寄存器输出端增加了一组三态门74LS245，目的是隔离触发器的输出，增加抗干扰能力，并用来驱动微地址显示灯。122、微指令格式微指令字长24位，其控制位顺序如下：其中uA5一uA0为6位的后续微地址，A、B、P为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。P字段中的Pl一P4是四个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，其为零有效。B字段中的RS_G、RD_G、RI_G分别为源寄存器

5、选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选通译码控制器实验原理图123、五条机器指令其指令格式如下：助记符 机器指令码说明IN  00000000XXXXXXXX输入，“INPUT”设备中的开关状态→R0ADDaddr00010000XXXXXXXX二进制加法，R0＋［addr］→R0STAaddr  00100000XXXXXXXX存数，R0→［addr］OUTaddr00110000XXXXXXXX输出，［addr］→BUSJMPaddr01000000XXXXXXXX无条件转移，addr→P

6、C机器指令码的前4位为操作码。其中IN为单字长，其余为双字长指令，XXXXXXXX为addr对应的二进制地址码为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序Ø存储器读操作（READ）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“00”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作Ø存储器写操作（WRITE）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA设置为“01”时，按START微动开关可对RAM进行连续手动写入Ø启动程序（RUN）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA设置为“11”时，按S

7、TART微动开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行上述三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置，其定义如下：12数据通路框图4、微程序流程图系统涉及到的微程序流程见图2-2，当拟定“取指令”微指令时，该微指令的判别测试字段为P1测试。由于“取指令”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P1的测试结果出现多路分支。本机用指令寄存器的高4位（I7—I4操作码）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定微地址单元控制台操作为P4测试，它以控制台开关SWB、SWA作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的

8、其它地方就