基本模型机的设计与实现new

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1、计算机组成原理课程设计报告书题目基本模型机的设计与实现实验一、实验目的1.在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步组成系统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，具体上机高度掌握整机概念。二、实验要求1..预习实验内容，熟悉实验步骤2.掌握实验箱的连线操作方法完成实验数据结果的填写三、实验环境DN-CM+计算机组成原理实验箱一台，排线若干。四、实验内容及原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实

2、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成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微介绍信组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。本实验采用五条机器指令：IN(输入)、ADD(二进制加法)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件转移)、其指令格式如下(前4位为操作码)：其中IN为单字长(8位)，其余为双字长指令，为期不远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

3、台操作微程序。存储器读操作(KRD)：拨动总清CLR后，控制台开关SWB、SWA为”0、0”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。存储器写操作(KWE)：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA置为”0、1”时。按START微动开关可对RAM进行连续手动写入、启动程序：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA置为”1、1”时，按START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：SWBS

4、WA控制台指令00读内存（KRD）01写内存(KWE)11启动程序（RP）根据以上要求设计数据通路框图，如图5—1.微代码定义如表5—1所示：242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0A字段B字段C字段151413选择121110选择987选择000000000001LDRi001RS-B001P（1）010LDDR1010010011LDDR2011011100LDIR100299-

5、B100P（4）101LOAD101ALU-B101110LDAR110PC-B110LDPC系统涉及到的微程序流程见图5—2，当拟定”取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为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)的测试结果出现多路分支。本机用指令寄存器的前4位(IR7—IR4)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P(4)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

6、，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。注意：微程序流程图上台阶的单元地区一体化址为8进制。当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表5—2即为将图5—2的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。下面介绍指令寄存器(IR))：:指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令，当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送至指令寄存器。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

7、T4的控制以便识别所要求的操作。”指令译码器”(实验板上标有”INSDECODE”的芯片)根据指令中的操作码译码强置微控器单元的微地址，使下一条微指令指向相应的微程序首地址。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)，另一种是非功过数码块，它作为输出设备(OUTPUTDEVICE)。例如：输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。输出时，将输出数据送到数据总线上，当写信号(W/R)有效时，将数据打入输出锁存

8、器驱动数码块显示。本实验设计机器指令程序如下:五、实验步骤1、按下图连线2、手动写入程序1）先将机器指令对应的微代码正确地写入2816中，由于在微程序控制实验中已将微代码写出入E*PROM芯片中，对照表5—2校验正确后就可使用。2）使用控制台KWE和KRD微程序进行机器指令程序的装入和检查.A.使编程开关处于”RUN”，STEP为”STEP”状态，STOP为”RUN”状态。B.拨动总清除开关CLR(1->0->1)后，微地址清零，程序计数清零，然后使控制台SWB、SWA开关置为”0,1”，按动一