简单模型机实验报告

华 中 农 业 大 学 实 验 报 告

实验课程: 计算机组成原理 实验时间:

班级: 姓名: 学号 批阅教师:

硬布线实现原码一位乘法

实验内容：

在实验箱上用硬布线方法实现原码一位乘法

实验设备：

CP226组成原理实验箱

实验设备介绍:

CP226 模型机包括了一个标准CPU 所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、

累加器 A、工作寄存器 W、左移门 L、直通门 D、右移门 R、寄存器组 R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口

寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，

以及中断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD

来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。

模型机为 8 位机，数据总线、地址总线都为 8位，但其工作原理与 16位机相同。模型机的指令码为 8 位，根据指令类型的不同，可以有 0 到 2 个操作数。指令码的最低两位用来选择 R0-R3 寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有 24 位控制位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。24 位控制位分别介绍如下：

XRD ：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。

EMWR：程序存储器 EM 写信号。

肇庆学院 计算机学院/软件学院

实 验 报 告

专业 计算机学院 班级 姓名 学号

课程名称:CPU组成与机器指令执行实验 学年2014—2015 学期 1□ / 2□

课程类别 专业必修 限选□ 任选□ 实践□

评分： 批阅老师： 2016年 月 日

 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机数据通路；

（3）通过CPU运行九条机器指令（排除中断指令）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。

 实验电路

本次实验用到前面四个实验中的所有电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、程序计数器、指令寄存器、微程序控制器等，将几个模块组合成为一台简单计算机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也是最能得到收获的一个实验。

在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。CPU从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个机器指令周期，是由微指令组成的序列来完成的，即一条机器指令对应一个微程序。

 实验设备

（1）TEC-9计算机组成原理实验系统一台

（2）双踪示波器一台

（3）直流万用表一只

（4）逻辑测试笔一支

 实验任务

（1）对机器指令系统组成的简单程序进行译码。

将下表的程序按指令格式手工汇编成十六进制机器代码，此项任务应在预习时完成。

地址 指令 机器代码

00H LDA R0,[R2] 58H

01H LDA R1,[R3] 5DH

02H ADD R0,R1 04H

03H JC +4 94H

计算机硬件课程设计报告

——拓展接口的复杂模型机设计

学院： 计算机科学与工程学院

专业： 计算机科学与技术

班级：

组员1：

组员2：

起止时间：

目录

一、实验目的··············································3

二、实验内容··············································3

三、实验思路··············································3

四、实验原理··············································3

五、实验步骤·············································10

六、实验设计·············································11

七、实验心得·············································14

一、实验目的

经过一系列硬件课程的学习及相关实验后，做一个综合的系统性的设计，这在硬件方面是一个提高，进一步培养实践能力。

二、实验内容

搭建一台有拓展接口的8位模型机，指令系统要求有10条以上，其中包括运算类指令、传送类指令、控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。

三、实验思路

1、确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用途。

2、确定指令系统：确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。

3、确定总体结构与数据通路：总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构，列出各种信息传送路径以及实现这些传送所需要的微命令。

4、设计指令执行流程：数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。根据指令的复杂程度。每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需要考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中。

《计算机组成原理课程设计》实验报告

课 程 设 计 报 告

课程设计名称： 计算机组成原理

系 ：

学 生 姓 名 ：

班 级 ：

学 号 ：

成 绩 ：

指 导 教 师 ：

开 课 时 间 ：2011-2012学年 2 学期

《计算机组成原理课程设计》实验报告

1 一、设计题目

计算机组成原理课程设计——简单模型机的微程序设计

二、主要内容

通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：

1．计算机的硬件基本组成；

2．计算机中机器指令的设计；

3．计算机中机器指令的执行过程；

4．微程序控制器的工作原理。

5．微指令的格式设计原则；

在此基础上设计可以运行一些基本机器指令的微程序的设计

三．具体要求

1.通过使用作者开发的微程序分析和设计仿真软件，熟悉介绍的为基本模型机而设计的微程序的执行过程。必须充分理解并正确解释下些问题：

（1）微程序中的微指令的各个字段的作用。哪些字段是不译码的，哪些字段是直接译码的，哪些字段又可以看成是字段间接编码的。

（2）微程序中的微指令是否是顺序执行的，如果不是，那么次地址是如何产生的。什么情况下，次地址字段才是将要执行的微指令的地址。

（3）在微程序中如何根据机器指令中的相关位实现分支，据此，

在设计机器指令时应如何避免和解决与其它指令的微指令的微

地址冲突。

（4）哪些微指令是执行所有指令都要用到的。

（5）解释一条机器指令的微程序的各条微指令的微地址是否连续？这些微指令的微地址的安排的严重原则是什么？

（6）为什么读写一次内存总要用两条微指令完成？

（7）机器程序中用到的寄存器是R0，是由机器指令中哪些位决定的？如果要用R1或R2，是否要改写微程序或改写机器指令？如果要，应如何改写？