计组实验报告..docx

计 算 机 组 成 原 理 实 验 报 告 评 语： 成绩 教 师： 年 月 日 班 级： 学 号： 姓 名： 地 点： 时 间： 计算机组成原理与体系结构课程设计 实验目的 深入理解计算机系统的组成，建立整机概念，掌握计算机核心部件控制器的工作原理及设计方法，培养工程设计能力。 1．在掌握部件单元电路实验的基础上，学习由单元电路组成一台完整基本模型计算机系统。 2．掌握计算机整机概念。深入理解基本模型计算机的功能、组成方法；深入学习计算机各类典型指令的执行流程； 3．学习微程序控制器的设计过程和相关技术，掌握LPM_RAM、LPM_ROM的配置方法。 4．定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握微程序的设计方法，学会编写二进制微指令代码表。 5．通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解并掌握微程序控制方式计算机的设计方法。 二．实验原理 1．在部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本实验将能在微过程控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定的功能。实验中，计算机数据通路的控制将由微过程控制器来完成，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。 2．指令格式 （1）单自节指令格式 本实验采用五条机器指令：IN 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（最高4位二进制数为操作码）： 位 7654 3 2 10 功能 OP-CODE rs rd 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 选定的寄存器 00 R0 助记符 机器指令码 Addr地址码 功能说明 IN ADD addr STA addr OUT addr JMP addr 0 0H 1 0H XX H 2 0H XX H 3 0H XX H 4 0H XX H “INPUT”中的数据→R0 R0+[addr] -R0 R0 - [addr] [addr] - BUS addr →PC 其中IN为单字长（8位二进制），其余为双字长指令，XX H 为addr对应的十六进制地址码。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台操作微程序。 图6-1 图6-1 数据通路框图 1、存储器读操作（KRD）：下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“0 0”时，可对RAM连续手动读入操作。 2、存储器写操作（KWE）：下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“0 1”时，可对RAM连续手动写操作。 3、启动程序（RP）：下载实验程序后按总清除按键（CLR）后，控制台SWA、SWB为“1 1”时，即可转入到微地址“01”号“取指令”微指令，启动程序运行。 根据以上要求设计数据通路框图， SWB SWA 控制台指令 0 0 1 0 1 1 读内存（KRD） 写内存（KWE） 启动程序（RP） 如图5-1所示。 表6-1 24位微代码定义： 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 987 6 5 4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 A B C uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0 表6-2 A、B、C各字段功能说明： A字段 B字段 C字段 15 14 13 选择 12 11 10 选择 9 8 7 选择 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDR0 0 0 1 RS-B 0 0 1 P（1） 0 1 0 LDDR0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 LDDR1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 LDIR 1 0 0 1 0 0 P（4） 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU-B 1 0 1 LDAR 1 1 0 LDAR 1 1 0 PC-B 1 1 0 LDPC 24位微代码中各信号的功能 (1) uA5—uA0：微程序控制器的微地址输出信号，是下一条要执行的微指令的微地址。 (2) S3、S2、Sl、S0：由微程序控制器输出的ALU操作