基本模型机的设计与实现实验报告

专业级班学号姓名实验报告实验四模型机的设计与实现一、实验目的1、构造一台基本模型计算机。

2、掌握在模型计算机上进行微程序编制、指令输入、运行调试的方法。

二、实验设备DVCC-C5JH计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。

三、实验原理：部件试验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元空间信号，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。

四、实验内容1、模型机指令设计：（这里填写各模型机指令的指令助记符、指令机器编码、指令说明）DEC R0 0101 0000 (R0)-1→R0AND addr,R0 0110 0000 (R0) 与[addr]→R02、实验过程：先详细了解实验的原理然后进行以下步骤：（以下步骤应根据自己实际情况补充完整）⑴设计模型机的数据通路图，根据实际机器指令要求，设计微程序流程图及确定微地址；（下面绘制：①数据通路图；②微程序流程图及相应的微指令地址。

）1、2、PC A RPC AR RAM B US RAM B US SW R PC A RRAM B USR0BUS BUS R01 1103 04 12 07 31 10RAM B US02 R0DR1 05 (DR1)+(D R2)R006 PC A RRAM B US RAM B US32 17 R0DR125 13 PC A RRAM B US 26 14 R0DR1 (DR1)-1R0 PC A R RAM B US RAM B USR0DR1 (DR1)+(D R2)R01516 33 34 3536 37微指令代码PC AR PC+1(SW)BUS BUS DR1DR1RAMPC AR PC+1RAM BUS BUS DR1DR1LED21243020 2227⑵根据⑴的设计，编制好微程序；（下面写设计的微程序，要标出各微指令在控存中的地址，可以用联机调试中的十六进制形式编写）$ M00108101$ M0182ED01$ M0248C000$ M0304E000$ M0405B000$ M0506A201$ M06019A95$ M0719E000$ M08011000$ M0983ED01$ M0A87ED01$ M0B9AED01$ M0C96ED01$ M0D1BA201$ M0E9CED01$ M0F15A000$ M1092ED01$ M1194ED01$ M1217A000$ M13018001$ M14182000$ M15010A07$ M1681D100$ M17100A07$ M18118A06$ M19018202$ M1A0FE000$ M1B018AF5$ M1C1DE000$ M1D1EA000$ M1E1FB201$ M1F018AB9⑶根据⑴中的数据通路，连接好实验线路，仔细检查无误后接通电源；⑷将编制好的微程序写入控存；⑸使用上面设计好的机器指令编写机器指令程序，存放在内存中；（下面列出编写的机器指令程序，可以用联机调试中的十六进制形式编写，要写明对应的内存地址和相应的内存内容，且要进行简要的指令说明）$ P0000 IN$ P0110 ADD[0CH] R0+[0CH] -> R0$ P020C 01$ P0320 STA[0BH] R0->[0BH]$ P040D$ P0530 OUT[0BH] [0BH]->BUS$ P060D$ P0740 JMP[00H] 00H->PC$ P0800$ P0950 DEC [R0]-1->R0$ P0A60 AND [R0][0DH]->R0$ P0B0D 05$ P0C01 内容为01$ P0D05 内容为05⑹执行⑸中的机器指令程序，并验证前面的设计是否正确，若不正确请修改前面的设计和微程序；四、实验结果机器指令执行的情况：①第一次执行情况（记录实验时发生的情况包括何处错误）：②第二次执行情况：……（调试过程根据自己情况进行填写）五、实验总结。

本科生课程实习学生姓名学生学号所在专业所在班级指导教师职称时间成绩目录一、课程设计题目 (2)二、课程设计使用的实验设备 (2)三、课程设计内容与步骤 (2)1、所设计模型机的功能与用途 (3)2、数据通路图 (4)3、微代码定义 (4)4、微程序流程图 (5)5、微指令二进制代码 (6)6、本课程设计机器指令 (7)7、模型机的调试与实现 (7)(1)接线图 (7)(2)写程序 (8)(3)运行程序 (8)四、总结 (9)参考文献 (9).一、课程设计题目基本模型机设计与实现二、课程设计使用的实验设备TDN-CM计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干三、课程设计内容与步骤不见实验过程中，各部件单元的控制信号是认为模拟产生的，而本次课程实习将能在为程序控制下自动产生各部件单元控制信号，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。

本课程设计采用六条机器指令：IN（输入）、AND（与运算）、DEC（自增1）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件跳转），其指令格式如下：其中IN、DEC为单字长，其余为双字长指令，********为addr对应的二进制地址码。

1、所设计模型机的功能与用途本次课程设计设计的模型机包括六条指令，输入、与运算、自增、存数、输出、无条件跳转。

利用此模型机可完成两个数的与运算，一个数从键盘输入，另个数从内存中读取，再将运算结果自增1，把最后结果保存到内存中，并且将运算结果输出2、数据通路图3、微代码定义C字段A字段B字段4、微程序流程图控制程序流程图当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为P(1)测试；控制台操作为P(4)测试，它以控制台开关SWB、SWA作为测试条件，共三路分支。

5、微程序设计完毕后，将每条微指令代码化，将流程图转化为二进制代码表6、本课程设计机器指令7、模型机的调试与实现(1)接线图(2)写程序A、现将机器指令对应的微代码正确写入2816中。

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：
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。

基本模型机的设计与实现课程设计报告收藏一、实验基本任务1、由基本单元电路构成一台基本模型机。

2、设计五条机器指令，并编写相应的微程序。

3、调试指令和模型机使其在微程序的控制下自动产生各部件单元的控制信号正常工作。

二、设计方案1、硬件设计（1）设计微程序控制电路微程序控制器的组成：控制存储器：EPROM2816*3，8D触发器74ls273*2，4D 触发器74ls74*3；微指令寄存器格式：18位微指令，6位微地址。

（2）设计时钟信号源和时序控制电路时钟信号源的组成：时基电路555，可触发单稳态多谐振荡器74ls237*2，输出频率为330-580Hz的方波信号。

时序控制电路：4D触发器74ls175*1组成移位寄存器电路。

（3）设计主存储器主存电路的组成：6264存储器（8K*8位）*3，地址寄存器：74ls273*1，三态门：74ls245*1。

2、微控制设计（1）实现存储器读操作；拨动总清开关后，置控制开关SWC、SW A为“0 0”时，按要求连线后，连续按动“启动运行”开关，可对主存储器RAM连续手动读操作。

（2）实现存储器写操作；拨动总清开关后，置控制开关SWC、SW A为“0 1”时，按要求连线后，再按动“启动运行”开关，可对主存储器RAM连续手动写入。

（3）实现程序运行操作。

拨动总清开关后，置控制开关SWC、SW A为“1 1”时，按要求连线后，再按动“启动运行”开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。

3、机器指令设计（1）输入指令：in；输入外部开关量的状态，送入寄存器R0。

（2）二进制加法指令：add addr；（3）存数指令：sta addr；（4）输出指令：out addr；（5）无条件转移指令：jmp addr；三、设计电路原理图（说明各器件的功能作用）设计电路原理图如图1所示：图l 数据通路框图四、系统原理图（说明整机的工作过程）系统原理图如附图1所示。

部件实验过程中，各部件单元的控制信号是认为模拟产生的，而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。

一、实验目的1. 了解计算机的基本组成和原理，熟悉计算机硬件和软件的关系。

2. 掌握基本模型机的搭建方法和调试技巧。

3. 通过实验加深对计算机指令系统、微程序控制器和存储器等概念的理解。

二、实验原理计算机是由硬件和软件两部分组成的，硬件主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等，软件则是指挥计算机完成各种任务的程序。

本实验通过搭建一个基本模型机，模拟计算机的基本工作过程，让学生深入了解计算机的组成和原理。

三、实验环境1. 实验设备：基本模型机实验箱、连接线、电源、计算机等。

2. 实验软件：Dais-CMH/CMH计算器组成原理教学实验系统。

四、实验内容1. 搭建基本模型机（1）根据实验箱的说明，将CPU、存储器、输入输出设备等硬件连接好。

（2）连接好电源，确保各部分电路正常工作。

（3）使用Dais-CMH/CMH计算器组成原理教学实验系统，编写控制程序，实现基本模型机的运行。

2. 调试基本模型机（1）检查硬件连接是否正确，确保电路无短路、断路等问题。

（2）编写控制程序，实现基本模型机的指令系统。

（3）通过调试，使基本模型机能够按照预期的工作流程运行。

3. 实验步骤（1）搭建基本模型机1）将CPU、存储器、输入输出设备等硬件连接好。

2）连接好电源，确保各部分电路正常工作。

3）使用Dais-CMH/CMH计算器组成原理教学实验系统，编写控制程序，实现基本模型机的运行。

（2）调试基本模型机1）检查硬件连接是否正确，确保电路无短路、断路等问题。

2）编写控制程序，实现基本模型机的指令系统。

3）通过调试，使基本模型机能够按照预期的工作流程运行。

4. 实验结果与分析（1）实验结果通过搭建和调试基本模型机，成功实现了计算机的基本工作过程，包括取指、译码、执行、存储等步骤。

（2）实验分析1）通过实验，加深了对计算机基本组成和原理的理解，认识到硬件和软件的紧密关系。

2）掌握了基本模型机的搭建方法和调试技巧，为以后的学习奠定了基础。

模型机设计实验报告模型机设计实验报告一、引言模型机是一种能够模拟真实飞行器运行原理和机械结构的小型飞行器。

通过设计和制作模型机，可以更好地理解飞行器的工作原理，提高对飞行器的认知和掌握。

本实验旨在通过设计和制作一个简单的模型机，展示其基本原理和运行过程。

二、设计思路在设计模型机之前，我们首先需要明确模型机的用途和目标。

本次实验的目标是设计一个能够实现垂直起降和水平飞行的模型机。

为了达到这个目标，我们选择了倾转旋翼飞行器作为设计的基础。

三、模型机结构设计1. 机身设计模型机的机身采用轻质材料制作，如碳纤维和铝合金，以确保机身的强度和轻量化。

机身的设计需要考虑到电池和电子设备的安装位置，以及传感器和控制系统的布局。

2. 旋翼设计倾转旋翼飞行器的旋翼是实现垂直起降和水平飞行的关键部件。

我们选择了四旋翼结构，每个旋翼由一个电动机驱动，并通过控制系统实现旋翼的倾斜，从而实现飞行器的方向控制。

3. 控制系统设计模型机的控制系统由飞行控制器、传感器和执行机构组成。

飞行控制器负责接收传感器数据并进行飞行控制算法的计算，然后通过执行机构控制旋翼的转速和倾斜角度。

四、实验过程1. 材料准备根据设计要求，准备所需的材料和工具，包括碳纤维板、铝合金材料、电动机、飞行控制器等。

2. 制作机身根据设计图纸，使用碳纤维板和铝合金材料制作机身的框架和外壳。

确保机身的强度和轻量化。

3. 安装电动机和旋翼将电动机安装在机身上，并连接旋翼。

确保旋翼能够自由旋转，并通过控制系统进行倾斜控制。

4. 安装控制系统将飞行控制器、传感器和执行机构安装在机身中，并进行连接。

确保控制系统能够正常工作，并能够接收传感器数据并进行飞行控制。

5. 调试和测试完成模型机的组装后，进行调试和测试。

通过遥控器进行模型机的起飞、降落和飞行控制，检查模型机的性能和稳定性。

五、实验结果与分析经过实验测试，我们成功地设计和制作了一个能够实现垂直起降和水平飞行的模型机。

本科生课程实习学生姓名学生学号所在专业所在班级指导教师职称时间成绩目录一、课程设计题目 (2)二、课程设计使用的实验设备 (2)三、课程设计内容与步骤 (2)1、所设计模型机的功能与用途 (3)2、数据通路图 (4)3、微代码定义 (4)4、微程序流程图 (5)5、微指令二进制代码 (6)6、本课程设计机器指令 (7)7、模型机的调试与实现 (7)(1)接线图 (7)(2)写程序 (8)(3)运行程序 (8)四、总结 (9)参考文献 (9).一、课程设计题目基本模型机设计与实现二、课程设计使用的实验设备TDN-CM计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干三、课程设计内容与步骤不见实验过程中，各部件单元的控制信号是认为模拟产生的，而本次课程实习将能在为程序控制下自动产生各部件单元控制信号，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。

本课程设计采用六条机器指令：IN（输入）、AND（与运算）、DEC（自增1）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件跳转），其指令格式如下：其中IN、DEC为单字长，其余为双字长指令，********为addr对应的二进制地址码。

1、所设计模型机的功能与用途本次课程设计设计的模型机包括六条指令，输入、与运算、自增、存数、输出、无条件跳转。

利用此模型机可完成两个数的与运算，一个数从键盘输入，另个数从内存中读取，再将运算结果自增1，把最后结果保存到内存中，并且将运算结果输出2、数据通路图3、微代码定义C字段A字段B字段4、微程序流程图控制程序流程图当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为P(1)测试；控制台操作为P(4)测试，它以控制台开关SWB、SWA作为测试条件，共三路分支。

5、微程序设计完毕后，将每条微指令代码化，将流程图转化为二进制代码表6、本课程设计机器指令7、模型机的调试与实现(1)接线图(2)写程序A、现将机器指令对应的微代码正确写入2816中。

模型机设计与实现报告一、引言随着计算机技术的快速发展，模型机已经成为了一个重要的研究领域。

模型机的设计和实现不仅可以帮助人们更好地理解计算机基本原理，而且还可以培养学生的动手能力和创新思维。

本文将介绍我们小组设计和实现的一台模型机，包括设计思路、硬件和软件实现，以及功能和应用。

二、设计思路我们的模型机以现代计算机的基本原理为基础，采用冯·诺依曼结构。

核心思想是将计算机分为五大部分：中央处理器（CPU）、内存（Memory）、输入设备（Input）、输出设备（Output）和控制器（Control Unit）。

CPU 是整个计算机的核心，负责处理数据和指令。

Memory存储程序和数据。

Input和Output分别处理用户的输入和输出。

Control Unit负责控制整个计算机的工作流程。

三、硬件实现我们的模型机采用了简化的硬件组件，包括：- 中央处理器（CPU）：采用单核心的微处理器，包括算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU）。

- 内存（Memory）：采用随机存取存储器（RAM），用于存储指令和数据。

- 输入设备（Input）：采用键盘作为输入设备，用户可以输入数据和指令。

- 输出设备（Output）：采用显示器作为输出设备，用户可以查看计算结果。

- 控制器（Control Unit）：采用简单的控制电路，用于控制各个硬件组件的工作流程。

四、软件实现我们使用汇编语言编写了一套简单的指令集，包括数据传输指令、算术运算指令和控制指令等。

同时，我们还编写了一套操作系统，用于管理内存、处理输入输出和控制程序的执行流程。

五、功能和应用我们的模型机具备基本的计算功能，可以进行加减乘除等算术运算，并可以支持条件判断和循环等控制结构。

同时，我们还支持了一些额外的功能，比如可以调用指定的函数和库，可以进行简单的图形化界面设计等。

我们的模型机可以用于教学、研究和娱乐等领域。

对于学生而言，可以帮助他们更深入地理解计算机原理，提高动手能力。

模型机设计实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过设计和制作模型机，掌握机械设计的基本原理和方法，提高学生的机械制图和机械加工能力，培养学生的创新思维和动手能力。

二、实验原理模型机是一种小型机械装置，通常由多个零部件组成，可以模拟真实机器的运行原理。

在设计模型机时，需要考虑机器的结构、功能和材料等因素，以确保机器的稳定性和可靠性。

在本次实验中，我们采用了三维建模软件进行机器的设计，然后使用数控机床进行机器的加工。

在加工过程中，需要注意机器的精度和加工质量，以确保机器的性能和使用寿命。

三、实验步骤1. 设计模型机的结构和功能，确定机器的材料和尺寸。

2. 使用三维建模软件进行机器的设计，包括零部件的设计和组装。

3. 将设计好的模型导入数控机床，进行机器的加工。

4. 对加工好的零部件进行组装和调试，确保机器的性能和稳定性。

5. 对机器进行测试和评估，记录机器的性能和使用情况。

四、实验结果经过设计和制作，我们成功地制作出了一台模型机。

该机器采用了铝合金材料，具有较高的强度和耐腐蚀性。

机器的结构紧凑，功能齐全，可以模拟真实机器的运行原理。

在加工过程中，我们采用了数控机床进行加工，确保了机器的精度和加工质量。

在组装和调试过程中，我们注意了机器的细节和性能，确保了机器的稳定性和可靠性。

经过测试和评估，我们发现该机器的性能和使用情况良好，可以满足实际应用的需求。

五、实验总结通过本次实验，我们掌握了机械设计的基本原理和方法，提高了机械制图和机械加工能力，培养了创新思维和动手能力。

同时，我们也了解了数控机床的加工原理和操作方法，提高了数控加工的技能和水平。

在今后的学习和工作中，我们将继续加强机械设计和制造方面的学习和实践，不断提高自己的技能和能力，为实现自己的梦想和目标做出更大的贡献。

基本模型机实验报告一、实验目的本实验旨在通过构建一个基本模型机，深入了解计算机的工作原理，包括数据的二进制表示、指令执行、内存管理以及简单的输入输出。

二、实验设备1. 微处理器（如 Intel 8080）2. 存储器芯片（如 Intel 2114）3. 输入设备（如开关或键盘）4. 输出设备（如LED灯或显示器）5. 电源三、实验步骤步骤一：构建模型机根据实验设备，将微处理器、存储器、输入设备和输出设备连接起来，形成一个简单的模型机。

确保所有连接正确无误，电源供应稳定。

步骤二：数据表示与存储在模型机中，使用二进制数表示数据。

将数据存储在存储器中，并观察数据在存储器中的表示形式。

例如，使用开关模拟二进制数的0和1，将开关按下表示0，不按下表示1。

步骤三：指令执行编写简单的汇编指令，如加法指令，并在模型机上执行。

观察指令的执行过程，包括取指令、解码指令、执行指令和写回结果等步骤。

步骤四：内存管理模拟内存的读写操作，了解内存地址的概念以及如何通过地址访问存储在内存中的数据。

观察内存地址的增加和减少对数据读写的影响。

步骤五：输入输出操作通过输入设备输入数据，观察模型机如何将输入的数据存储在内存中。

然后通过输出设备输出数据，了解输出数据的表示形式。

四、实验结果与分析通过本次实验，我们了解了计算机的基本工作原理，包括数据的二进制表示、指令执行、内存管理和输入输出操作。

在实验过程中，我们观察到微处理器负责执行指令，存储器用于存储数据和指令，输入设备用于输入数据，输出设备用于输出数据。

此外，我们还了解了内存地址的概念以及如何通过地址访问存储在内存中的数据。

五、结论与建议本次实验使我们深入了解了计算机的基本工作原理，并掌握了构建简单模型机的方法。

为了进一步提高实验效果，建议在未来的实验中增加更多的设备和功能，例如中断处理、多任务处理等，以便更全面地了解计算机的工作原理。

同时，建议在实验过程中注重细节和观察，以便更好地理解实验结果和原理。

基本模型机实验实验目的:理解微程序结构CU设计方法理解机器指令与微程序之间的关系掌握简单模型机CU的设计方法。

实验原理：1.基本模型机使用的实验台模块基本模型机应包括计算机系统的五大部件，相应地，在使用实验台构造模型机时，涉及到以下模块，必须完成其数据线（扁缆）和各种控制信号线的连接。

运算器模块– ALU；指令部件模块、时序启停控制模块、微程序模块- 这些模块合在一起，相当于计算机系统中的CU；存储器模块- 可存储机器指令，用于验证模型机的运行情况；输入模块– 通过开关输入二进制数据；输出模块– 通过LED显示从数据总线上输出的八位数据。

2.基本模型机制持的指令系统实验台支持的基本模型机实验中，模型机支持的指令集包括五条指令，其机器指令形式如下：助记符机器指令格式操作IN R0，SW 0010 0000 将输入模块开关输入值送入寄存器R0 ADD R0，[addr] 0100 0000 xxxxxxxx 双字节指令，第二字节为访存操作数的地址。

STA [addr]，R0 0110 0000 xxxxxxxx 同上。

将R0寄存器的值存入地址addr对应的内存单元中。

OUT[addr],LED 1000 0000 xxxxxxxx 同上。

将内存地址addr对应单元的内容输出到输出模块，由LED显示。

JMP addr 1010 0000 xxxxxxxx 同上。

给PC赋值addr，控制程序跳转到addr处执行。

3.微程序设计基本模型机中实现CU控制的微程序共有6段，分别是取指周期微程序，和五条机器指令各自的执行周期微程序。

其结构如下图所示：其中，需要说明的是条件P（1），这个测试出现在取指周期结束时，系统需要根据机器指令的操作码字段（机器指令的前三位）进行散转，分别转入相应的执行周期微程序中执行。

系统采用的微指令定义格式为23位微操作控制字段采用直接控制过直接控制产生，3位长的一控制信号在微命令中的下标与式为：3位6位接控制和字段直接控制相结合的方法，其中20个微控制长的一个字段译码后产生8个微控制信号（未全部定义下标与含义对应关系如下图所示：微控制信号通部定义），各微CBAAR未用PX3A9A83130292827262524CELOADCNMS0S1S2S32322212019181716LDPC13LDIR12LDDR211LDDR110LDR09WE8PX215LDAR14UA0UA1UA2UA3UA4UA53130292827262524PX1SW-B基本模型机的微程序清单：微地址 32位长度的微指令 M00 00 00 00 80 M01 20 00 60 40 M02 00 80 10 12 M03 00 80 40 20 M04 00 80 08 A0 M05 80 00 04 60 M06 40 29 02 80 M07 00 80 40 68 M08 00 00 00 80 M09 00 00 02 81 M0A 20 00 60 C0 M0B 20 00 60 E0 M0C 20 00 60 C8 M0D 20 00 60 A8 M0E 20 00 60 E8 M0F 20 00 60 98 M10 00 40 20 89 M11 20 00 60 48 M12 00 80 01 89 M13 00 80 40 28 M14 03 80 00 80 M15 00 C0 20 80 M16 80 80 01 80 4. 实验方法按下数字‘1’后，在按下[装载]键，将基本模型机的微程序转载到实验台的微程序模块之控制存储器中。

计算机组成原理课程设计报告基本模型机的设计与实现
本次课程设计的任务是完成一个基本模型机的设计与实现。

设计经过综合运用了以前所学计算机原理的知识,依照设计要求和指导,实现了一个基本的模型计算机。

本模型机实现的功能有：IN（输入）,OUT （输出），ADD（加法），SUB（减法），STA（存数），JMP（跳转）。

设计进行开始,在了解微程序的基本格式,及各个字段值的作用后,按微指令格式参照指令流程图，设计出程序以及微程序，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码转换为联机操作时的十六进制格式文件。

根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址。

设计的加法和减法中,被加数和被减数都由调试人员输入,而加数和减数都从存储器中读取.最后上机调试，各个功能运行结果正确。

关键词:基本模型机；机器指令；微指令
目录
1、课程设计题目-
2、实验设备-
3、课程设计步骤-
3.1、所设计计算机的功能和用途-
3.2、指令系统-
3.3、总体结构与数据通路-
3.4、设计指令执行流程-
3.5、微指令代码化-
3.6、组装和调试-
4、课程设计总结-
5、附录-8附录1：数据通路图-8附录2：微程序流程图-9附录3：实验接线图-10附录4：实验程序及微程序-11附录5：。

南京晓庄学院信息工程学院计算机组成原理课程实验报告实验名称：基本模型机的设计与实现年级专业班级：14 级计算机专业专本1班班级学号： 14131521 姓名：殷宇翔学号：姓名：学号：姓名：时间： 2016 年 12 月 10 日一、实验目的、要求：1、在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统以构造一台基本模型实验计算机。

2、设计五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试，掌握整机软硬件组成概念。

二、实验仪器设备、器件及环境：三、实验方法、原理：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，而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。

这里，实验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。

⑴有关微控制器部分在前一实验中已详细介绍⑵主存储器的读、写和运行为了向主存储器RAM中装入程序或数据，并且检查写入是否正确以及能运行主存储器中的程序，必须设计三个控制操作微程序。

·存储器读操作：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“0 0”时，按要求连线后，连续按“启动运行”开关，可对主存储器RAM连续手动读操作。

·存储器写操作：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“0 1”时，按要求连线后，再按“启动运行”开关，可对主存储器RAM进行连续手动写入。

·运行程序：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“1 1”时，按要求连线后，再按“启动运行”开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。

上述三条控制指令用两个开关SWC、SWA的状态来设置，其定义如下：⑶指令寄存器介绍指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。

当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送到指令寄存器。

指令划分为操作码和地址码字段，由二进制构成，为了执行任何一条给定的指令，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。

实验报告时间：2011.5.6基本模型机设计与实现一、目的要求(1)在掌握单元电路实验基础上，将各部分组成系统，构成一台基本模型计算机。

(2)为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。

二、实验仪器与试剂计算机组成原理实验箱。

三、实验原理1、实验中所用的基本模型机实验原理如图1所示。

图1 基本模型机实验原理框图四、实验步骤1、写程序。

方法一：手动写入①将机器指令对应的微代码正确写入2816中。

②使用控制台KWE和KRD进行机器指令的装入和检查。

方法二：联机读/写程序（略）2、运行程序。

单步运行程序、连续运行。

五、实验现象、结果记录及整理首先验证微控制器的存储特性。

将编程开关置为“写入”状态，写入如表2微地址为06～0D的微代码。

每写入一条指令，按一下“启动运行”开关。

再将微地址和总清开关置0，编程开关置为“读”状态，即可验证是否存储正确。

若有错误，则需检查连线或者是重新输入。

经实验，成功显示。

最后，将编程开关置为“运行”状态，即可运行我们写入的微程序。

经实验，结果显示正确。

六、分析讨论与思考题解答（两个解答选择一个填写，也可以自己修改一下填写）解答一：通过这次实践，不仅让我对计算机的基本组成、简单运算器的数据传送通路组成、静态随机存取存储器RAM工作特性及数据的读写方法、时序信号发生电路组成原理、微程序控制器的设计思想和组成原理、微程序的编制、写入过程有了进一步的了解, 也让我觉得自己的动手能力有了很大的提高;自信心也增强了,在课程设计中自己动脑子解决遇到的问题，书本上的知识有了用武之地，这巩固和深化了自己的知识结构。

解答二：通过这次实践,我相信，只要自己在每一次实践中都能仔细思考，课程设计其实都不会很难,关键在于自己能不能认真思考,能不能亲自动手做实验，而不是想着其他人的劳动果实,其次你还要多操作,只有多操作才能从中发现问题,才能及时向老师和同学请教,解决问题,从而更好的掌握书本中知识。

基本模型机设计与实现基本模型机设计与实现目录绪论 ................................... - 1 - 1、课设目的 .......................... - 1 - 2、课设意义 ........................... - 1 - 一、实验原理 .......................... - 2 - 线路连接图 ........................... - 6 - 三、实验步骤 ......................... - 6 - 四、运行调试及结果分析................... - 9 - 五、设计体会与小结 ...................... - 13 - 六、参考文献 ......................... - 14 - 七、附录 ............................ - 15 -绪论1、课设目的(1). 在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。

(2).为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。

2、课设意义掌握计算机系统的组成及内部工作机制,理解计算机各功能部件工作原理的基础上,深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过程,进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念,培养开发和调试计算机的技能,在设计实践中提高应用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。

一、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）指令格式采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：其中，OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并addr对应的十六进制地址码。

____学院____专业_____班______组、学号______姓名_____协作者_____ 教师评定_____________ 实验题目_基本模型机设计与实现______________________ 1.实验目的与要求：实验目的：1.在掌握部件单元电路实验的基础上，将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块组合成一起，组成一台基本模型计算机。

2.用微程序控制器来控制模型机的数据通道。

3.通过CPU运行五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，建立利用指令控制整机（输入、输出、运算、存储系统）的概念。

实验要求:记录程序运行过程的数据和结果，按记录填写答题框，完成练习操作题，观察程序的执行过程并记录运行结果。

2.实验方案：1.实验连线。

2.试验程序。

3.修改和编写试验仪RAM和ROM数据的方法。

4.结果测试。

3.实验结果和数据处理：练习操作题记录表：(注意：题目不用写入实验报告）4.结论1.每条指令执行要分三步，第一步是取指令，由01、02微指令实现；第二步是判别指令，判别取的是什么指令，转到相应的分支去，由P （1）信号参与控制；第三步是具体执行指令，具体执行相应分支的每一条微指令。

2.每次运行前，都要拨动CLR开关清零（1→0→1）。

清零后，微地址显示灯应为000000。

3.窗口显示的EX1的源文件，包括机器指令程序和微指令程序的微代码，$P开头是机器指令程序,$M开头是微指令程序的微代码.5.问题与讨论及实验总结如何修改试验仪的RAM和ROM的数据?答:先选中要修改的该层,把该地址单元的内容全部输入,等光标自动移到下一个地址单元时才完成对该地址单元内容的修改。

接着使用该菜单栏中的“调试”菜单下的“刷新数据”或F5热键来对“程序RAM”“微指令ROM”进行刷新，把电脑上的数据传到实验仪中。

6.思考题：（1）上面程序的运行中，为什么每执行完一条机器指令，微地址都要返回到01？取指令阶段是由那些微指令组成？它们完成了什么操作？因为微地址要返回到01，是应为为取下一条指令作准备。