计算机组成原理实验8报告.docx

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1、实验八、复杂模型机组成原理实验一、模型结构：模型机结构框图图中运算器ALU由U7--U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。微控器部分控存由U13--U15三片2816构成。除此之外，CPU的其他部分都由EP1K10集成。存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H--FFH。输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。在开关方式下，输入设备由16位电平开关及两个三态缓冲芯片74LS244构成，当D

2、IJ-G为低电平时将16位开关状态送上数据总线。在键盘方式或联机方式下，数据可由键盘或上位机输入，然后由监控程序直接送上数据总线，因而外加的数据输入电路可以不用。本系统的数据总线为16位，指令、地址和程序计数器均为8位。当数据总线上的数据打入指令寄存器、地址寄存器和程序计数器时，只有低八位有效。一、工作原理：1、数据格式：本实验计算机采用定点补码表示法表示数据，字长为16位，格式如下：151413..................0符号尾数其中，第16位为符号位，数值表示范围是：-32768--32767。1、指令格式：（1）算术逻辑指令设计9条单字长算术逻辑指令，寻址方式采用寄存器直

3、接寻址。其格式如下：76543210OP-CODErsrdOP-CODE011110001001101010111100110111101111指令CLRMOVADDSUBINCANDNOTRORROL其中OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：rs或rd选定寄存器00Ax01Bx10Cx（2）存储器访问及转移指令存储器的访问有两种，存数和取数。它们都使用助记符MOV，但操作码不同。转移指令只有一种，及无条件转移（JMP）。指令格式如下：7654321000MOP-CODErdD其中OP-CODE为操作码，rd为寄存器。M为寻址模式，D随M的不同其定义也不同，如

4、下表所示：操作码表OP-CODE000110指令说明写存储器读存储器转移指令寻址模式表寻址模式M有效地址ED定义说明00E=（PC）+1立即数立即寻址10E=D直接地址直接寻址11E=100H+D直接地址扩展直接寻址（3）I/O指令输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：操作码表76543210OP-CODEaddrrd其中，当OP-CODE=0100且addr=10时，从“数据输入电路”中的开关组输入数据；当OP-CODE=0100且addr=01时，将数据输入到“输出显示电路”中的数码管显示。1、指令系统：本实验共有十四条基本指令，其中算术逻辑指令8条，访问内存指

5、令和程序控制指令4条，输入输出指令2条。下表列出了各条指令的格式，汇编符号和指令功能。1、设计微代码：设计三个控制操作微程序：存储器读操作（MRD）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“00”时，按“单步”键，可对RAM连续读操作。存储器写操作（MWE）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“10”时，按“单步”键，可对RAM连续写操作。启动程序（RUN）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“11”时，按“单步”键，即可转入到第01号“取指”微指令，启动程序运行。本系统设计的微

6、程序字长共24位，其控制位顺序如下：242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWE1A1BF1F2F3uA5uA4uA3uA2uA1uA0F1、F2、F3三个字段的编码方案如下表：F1字段F2字段F3字段151413选择121110选择987选择00LDRi00RAG00P1000001LOAD001ALU-G001AR010LDR2010RCG010P3011自定义011自定义011自定义100LDR1100RBG100P2101LAR101PC-G101LPC110LDIR110299-G110P4111无操作111无操作11

7、1无操作流程图：三、实验参考代码：四、实验内容：本实验完成的是计算及验证实验结果，即输入开始数据，做完运算后计算结果是否正确。计算公式：Cx＝2（Ax/2+Bx+3）,观察估计结果值与实验输出结果值是否相等。五、实验步骤：1．连接硬件系统，电路图如图所示。（连线时应按如下方法：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己横在横排插座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。）在图上更改如下连线：断开控制总线C1----C