计算机组成原理实验报告材料四基本模型机设计与实现.doc

实用标准文案 PAGE 精彩文档 计算机组成原理实验报告 学院:计算机科学与信息 专业： 班级： 姓名 学号 实验组 实验时间 指导教师 成绩 实验项目名称 实验四、基本模型机设计与实现 实验目的 在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统地构造一台基本模型计算机。 为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试掌握整机概念。 实验原理 本次实验将在微程序控制下自动产生各部件单元的控制信号，实现特定指令的功能。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指令组成的序列来完成，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（前八位为操作码）： 助记符 机器指令码 说明 IN R0，SW 0000 0000 INPUT DEVICE ADD R0,addr 0001 0000×××××××× R0+[addr]--R0 STA addr,R0 0010 0000×××××××× R0--[addr] OUT BUS,addr 0011 0000×××××××× [addr]--BUS JMP addr 0100 0000×××××××× addr--PC 其中IN为单字节（8位），其余为双字节指令，××××××××为addr对应的二进制地址码。 根据以上要求设计数据通路框图，系统涉及到的微程序流程见下图，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四位（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，最多可出现16路分支。当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，实验书P63-64表（一）即为将下图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”。 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T4的控制以便识别所要求的操作。“指令译码器”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LED块，它作为输出设备（OUTPUT DEVICE）。 本实验设计机器指令程序如下： 地址（二进制） 内容（二进制） 助记符号 说明 0000 0000 0000 IN R0，SW INPUT DEVICE--R0 0001 0001 0000 ADD R0，09H R0+「09H」--R0 0010 0000 1001 0011 0010 0000 STA 0BH，R0 R0--「0BH」 0100 0000 1011 0101 0011 0000 OUT BUS ，0AH 「0AH」--BUS 0110 0000 1010 0111 0100 0000 JMP 00H 00H--PC 1000 0000 0000 1001 0101 0101 自定 1010 1010 1010 自定 1011 求和结果 实验内容 将机器程序和其对应的微控制程序写入。 记录①单步微程序②单步机器程序③程序运行与暂停三种方式下所得的实验结果，其中“程序运行与暂停”方式，随机取其中5次运行结果进行记录即可。 3．根据如下给出的机器指令助记符，结合“实验十 基本模型机设计与实现”中的机器程序及微程序的代码，①写出与该机器指令助记符相对应的机器程序及微程序的代码，②并记录下在“单步机器程序”方式下的运行结果。 助记符号 说明 IN R1，SW “INPUT DEVICE”?R1 SUB R1,09H R1-[09H]?R1 STA OAH,R1 R1?[0AH] OUT BUS,OCH [0CH]?BUS JMP 00H 00H?PC 其中由SW输入R1的值为“8F”，09H单元的值为“30”,0CH单元的值为“22”。 实验环境 DICE-CH2000增强型计算机组成原理实验仪