基本模型机的实现实验

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1、基本模型机的实现一、实验准备计算机是在读取指令、分析指令、执行指令的循环中完成程序的自动运行。读取指令是将内存中的指令读取到指令寄存器IR，同时程序计数器PC自加操作指向下一条指令；分析指令是将指令的操作码OP做P1测试，找到解释该指令执行的第一条微指令的入口地址；执行指令是从控制存储器中依次读取该指令对应的多条微指令向全机各个部件发送微命令，完成指令要求的动作。为了在模型机上完成上述实验内容，必须了解：1.模型机的结构以及各个部件的输入输出以及其他控制信号。2.了解该模型机的微指令的格式：包括控制字段对应的控制信号、直接地址确定下一条微指令的方式、P测试字段的修改直接地址的规则3.指令存储器

2、和数据存储器的读写4.控制存储器的读写1.1模型机结构机器控制信号AXBXCXDX数据存储器指令存储器数据总线DBUSARPC数据地址总线ABUS(D)指令地址总线ABUS(I)IR指令总线SPI/OALU指令译码器微总线控制存储器uPC……控制信号及直接地址MS1S2S3+1注：图中箭头指向部件的是输入控制信号，箭头指出部件的是输出控制信号表1：控制信号表部件输入信号输出信号说明I/O----X2X1X0=100----AX020100=100--------BX020100=101--------CX020100=000且IR1=0X2X1X0=001且IR1=0----DX020100=

3、000且IR1=1X2X1X0=001且IR1=1----SP020100=011X2X1X0=101----AR020100=110----驱动ABUS(D):E/M=0PCIP=0且E/M=0X2X1X0=000PC自加:IP=0驱动ABUS(I):E/M=1IRIR=0----取值同时完成P1测试数据存储器MWR=0（写信号）X2X1X0=011(读信号)需要ABUS(D)有效指令存储器MWR=0（写信号）X2X1X0=011(读信号)需要ABUS(I)有效ALU----X2X1X0=110M=0/1:算数/逻辑S3-S0:方法选择数据总线--------XP:源奇偶W:总线宽度OP:目

4、标奇偶1.1模型机微指令格式模型机微指令字长35位，其中18位操作控制位，6位判别测试字段，11后续直接地址位，如下所示：。直接地址操作控制字段判别测试字段11位M23………………………………M6M5……………M01.操作控制字段M23M22M21M20M19M18M17M16M15M14M13M12M11M10M9M8M7M6E/MIPMWRR/M020100OPMCNS2S1S0X2X1X0XPW操作控制字段的微命令信号的作用见表12.判别测试字段M5M4M3M2M1M0ALUIuIEIRIczIds1）Icz：微程序结束判别测试位。微程序的最后一条微指令该位为0，否则为1。2）IR：操作

5、码测试判别位(P1测试)。取值对应的微指令该位置0，，否则置1。指令不同，操作吗OP不同，该测试位根据操作码OP形成不同的微指令入口地址，从而读取对应的微指令解释指令的执行，入口地址的形成规则是利用指令寄存器IR中的低8位IR7~IR0Z直接修改11位直接地址的ud9~ud1。如果11位直接地址是600H，则修改之前如下：ud10ud9Ud8ud7ud6ud5ud4ud3ud2ud1ud0直接地址11000000000修改之后如下：微总线ud10ud9Ud8ud7ud6ud5ud4ud3ud2ud1ud0指令总线11Id7id6id5id4id3id2id1id00如果机器指令的操作码OP规定

6、为：E0h、C0h、B0h、80h、60h、40h、20h，则微指令的入口地址依次为：7C0h、780h、740h、700h、6C0h、680h、640h。本模型机最多可定义256条不同的指令。3）Iu：微地址形成方式测试位。一条指令由多条微指令构成的微程序解释执行，P1测试能够找到第一条微指令的地址，后续微指令的地址在本模型机中可以由两种方法确定：Iu=1，11位直接地址字段全为1，下一条微指令的地址由本条微指令的地址加1确定，这是顺序存储的方式。Iu=0，11位直接地址字段不全为1，下一条微指令的地址由本条微指令的直接地址字段确定，这是链式存储的方式。其余三位测试位本实验不用，不在陈述。1

7、.1存储器的读写（手动在线模式）注意：存储器作为源端(读出)时，源奇偶由A0（地址总线最低位）指示：A0=0为偶字节、A0=1为奇字节，不用XP指示；存储器作为目的端(写入)时，目标奇偶由A0（地址总线最低位）指示：A0=0为偶字节、A0=1为奇字节，不用OP指示。1.指令存储器的读写存储器的写要利用三总线：要求地址有效、读写控制信号有效、数据有效，将数据写入指定的内存单元。下面为指令存储器的字写