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1、CPU组成与机器指令执行周期实验一、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计算机的数据通路。3.通过TEC・5执行山8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，牢固建立计算机的整机概念。二、实验电路木次实验将前面几个实验中的所冇电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、微程序控制器等模块组合在一起，构成一台简单的模型机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也将是最有收获的一个实验。在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成了对数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将交由微程序控制器来完
2、成。TEC-5从内存中取出一条机器指令到执行指令结束的-个指令周期，是由微程序完成的，即一条机器指令对应一个微程序序列。三、实验设备1.TEC-5计算机组成原理实验系统1台2.逻辑测试笔一支（在TEC-5）上3.双踪示波器一台（公用）4.直流万用表一只（公用）四、实验任务1.对机器指令组成的简单程序进行译码。将下表的程序按机器指令格式手工汇编成二进制机器代码，此项任务请在预习时完成。内存地址机器指令机器代码（十六进制表示）00HADDR1.R001HJCR302HSTAR1,[R2]03HLDAR2,[R2]04HANDR2,RO05HSUBR2,R306HOUTR207HST
3、P1.按照下面框图，参考前而实验的电路图完成连线，工作量人概是：控制台、时序部件、数据通路和微程序控制器Z间的连线。控制器是控制部件，数据通路是执行部件，吋序发生器是时序部件。注意通用寄存器堆RF的RD1、RDO、RSI、RSO、WR1、WRO与IR3-IR0间的连线。图3.9模型机连线小总图2.将任务1屮的程序代码用控制台指令存入内存屮，并根据程序的需要，用数码开关SW7—SWO设置通用寄存器的数据。注意：山于设置通用寄存器吋会破坏存储器单元的数据,因此应先设置寄存器屮的数据，再设置存储器中的程序和数据。要求使用两组寄存器数据，一组寄存器数据在执行ADDR1R0指令时产生进位
4、，一组寄存器数据在执行ADDR1R0指令时不产生进位，以观察同一程序程序的不同执行流程。3.用单拍（DP）方式执行一遍程序，记录最后得到的以个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM屮的数据，与理论分析值比较。执行时注意观察各个指示灯的显示，以跟踪程序执行的详细过程（可观察到每一条微指令的执行过程）。1.用连续方式再次执行程序。这种情况相当于计算机正常的T作。程序执行到STP指令后自动停机。读出寄存器中的运算结果，与理论值比较。五、实验要求1.务必做好实验预习，这样在实验中才能做到头脑清醒、思路清晰、忙而不乱、心中有数。2.根据实验任务的要求，预习时做好必要的准备，填好相关表格
5、、数据和理论分析值，以便与实验值对照。3.木次实验接线较多，务必仔细，以免因接线错误导致控制出错，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1-5中的数据表格。(3)值得讨论的其他问题。六、实验步骤和实验结果(1)对机器指令系统组成的简单程序进行译码。内存地址机器指令机器代码(十六进制表示)00HADDR1,R001HJCR302HSTAR1,[R2]03HLDAR2,[R2]04HANDR2,R005HSUBR2,R306HOUTR207HSTP(2)接线本实验接线比鮫多，需仔细。控制器LDIRPC+1LDPC#AR+1LDAR#LDDR1LDDR
6、2LDRi数据通路LDIRPC+1LDPC#AR+1LDAR#LDDRILDDR2LDRi控制器SWBUS#RsBUS#ALU.BUS#RAMBUS#CER#CEL#数据通路SWBUS#RsBUS#ALUBUS#RAMBUS#CER#CEL#控制器LR/W#Cn#MSOSIS2S3巴数据通路LR/W#Cn#MSOSIS2S3控制器进位CIR7IR6IR5IR4数据通路进位CIR7IR6IR5IR4数据通路IR3IR2IRIIR0TR1IRO数据通路RS1RSORDIRDOWR1WR0控制器TJ时序电路TJ只要把上表中同列的信号用线连接即可，一•共接线33条。接好线后，将编程开关
7、拨到“正常位宜”。合上电源，按CLR#按钮，使TEC-5实验实验系统处于初始状态。(1)存程序代码，设置通用寄存器RO、Rl、R2和R3的笫一•组值及存储器相关单元的数据。本组的寄存器数据是RO=35H,R1=43H,R2=10H,R3=07Ho存储器10H单元的内容为55HO选择这组数据的目的是执行ADDR1,R()指令时不产生进位C,从而在执行JCR3指令时不产生跳转，而是顺序执行。•设置通用寄存器RO、Rl、R2和R3的值在本操作中,我们打算使R0=35H,R1=43H,R2=10H,
