带移位的简单模型机实验报告汇总

计算机组成原理

课程设计报告

设计题目基本模型机的

设计与实现

专业班级计算机科学与技术1221 姓名

学号

时间2012.

指导教师李松涛

课程设计成绩评定表

1设计背景 (1)

2设计目标 (1)

3概要设计 (2)

3．1设计目的 (2)

3.2设计内容 (2)

4详细设计 (4)

4．1系统需求分析 (4)

4．2系统目标 (4)

4．3功能分析 (5)

4．4详细步骤 (5)

4.4.1 根据实验原理设计数据通路框图。 (5)

4.4.2根据机器指令画出对应的微程序流程图 (5)

4.4.3 根据微程序流程图设计微指令并转换成 16 进制代码文件。 (6)

4.4.4写程序 (7)

4.4.5 实验接线 (8)

4.4.6 仔细查线无误后接通电源 (9)

4.4.7读写微程序和程序 (9)

4.4.8 运行程序 (10)

5调试与分析 (11)

5.1调试步骤 (11)

5.5.1初始状态 (11)

5.5.2从实验电路中装入第一个加数00000110到R0中。 (11)

5.5.3将RAM中另外一个加数13H送入DR2中 (12)

5.5.4经过运算最终结果 (12)

5.2验证分析 (13)

6总结 (13)

参考文献（资料） (14)

1设计背景

通过计算机组成原理理论课和几次实验的学习，尝试设计六条机器指令，并编写相应的微程序，完成由基本单元电路构成一台基本模型机，再经过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正常工作控制信号。

在设计基本模型机4的实验过程中，个别部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本课程设计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，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条微程序。

本课程设计要求实现六条机器指令：IN（输入)，与ADD（逻辑加），STA（存数），OUT（输出），JMP（跳转），RL（左移）。

2设计目标

在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，将第一部分中的各单元组成系统，构造一台基本模型计算机。

本次课程设计主要是为其定义六条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试运行，形成整机概念。

用微程序控制器实现以下指令功能，设计各指令格式以及编码，并实现各机器指令微代码，根据定义的机器指令，自拟编写加ADD,循环左移RLC的应用程序。

全部微指令设计完毕后，编写二进制代码，即使每条指令代码化。连接线路在计算机组成原理教学实验箱上运行，并显示输出实验结果。

3概要设计

3．1设计目的

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稍微复杂的模型计算机。

2. 为其定义六条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。

3.2设计内容

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，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。

本实验采用六条机器指令：IN,OUT,STA,加ADD,左移RL，JMP其指格式如下：

地址内容助记符说明

00000000 00000000 IN ；“输入开关量”→R0

00000001 00010000 ADD［0DH］； R0［0DH］→R0

00000010 00001010

00000100 01110000 RL

00000101 00100000 STA［0BH］

00000110 00001011 ； R0→[0BH]

00000111 00110000 OUT［0BH］

00001000 00001110 ； [ 0BH]→BUS

00001001 01000000 JMP 00H ；00H→PC

00001010 00000000

00001011 01000000 ；自定义数据

00001100 ；结果存放

单为了向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.

存储器读操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB,SWA 为”0 0”时,按START 微动开关,可对RAM连续手动读操作.

存储器写操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为”0 1”时,按START 微动开关可对RAM进行连续手动写入.

启动程序:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为“1 1”时,按START微动开关,既可转入到第01号“取址”微指令,启动程序运行.

上述三条控制台指令用两个开关SWB SWA 的状态来设置,其定义如下表3-1

SWB SWA 控制台指令

0 0 1 0

读内存（KRD）

写内存（KWE）

启动程序（RP）

根据以上要素设计数据通路框图,如图3-1：

图3-1 数据通路框图

下面介绍指令寄存器（IR）：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，先把他从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送至指令寄存器。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：”（实验板上标有“INS DECODE”的芯片）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（INPUT DEVICE）；另一种是数码块，它作为输出设备（OUT DEVICE）。例如：输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。输出时，将输出数据送到数据总线上，当写信号（W/E）有效时，将数据打入输出锁存器，驱动数码块显示。

4详细设计

4．1系统需求分析

一台计算机所能执行的各种指令集合称为指令系统或指令集。一台特定的计算机只能执行自己指令系统中的指令。因此，指令系统就是计算机的机器语言。指令系统表征着计算机的基本功能和使用属性，它是计算机系统设计中的核心问题。指令系统的设计主要括指令功能、操作类型的设计，寻址方式和指令格式的设计。

计算机的性能与它所设置的指令系统有很大的关系，指令系统反映了计算机的主要属性，而指令系统的设置又与机器的硬件结构密切相关。指令是计算机执行某种操作的命令，而指令系统是一台计算机中所有机器指令的集合。通常性能较好的计算机都设置有功能齐全、通用性强、指令丰富的指令系统，而指令功能的实现需要复杂的硬件结构来支持。

4．2系统目标

在基本模型机的基础上改进并实现IN,OUT,STA, ADD, RL,JMP六条指令。

4．3功能分析

该系统实现的功能是对输入的数据可以和内存中的数据进行连续的加左移运算，并对其结果进行存储，显示等功能，从而得到一个简易的复杂模型机所实现的功能。

4．4详细步骤

4.4.1 根据实验原理设计数据通路框图。

4.4.2根据机器指令画出对应的微程序流程图

本实验的微程序流程见图 4-1、4-2，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 4 位 I7～I4 作为测试条件，出现 5 路分支，占用 5 个固定微地址单元。实验机控制操作为 P（4）测试，它以控制开关 SWC、SWA 作为测试条件，出现了 3 路分支，占用 3 个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。

注意：微程序流程图上的单元地址为 16 进制。

图4-1 微程序流程图

图4-2 微程序流程图

4.4.3 根据微程序流程图设计微指令并转换成 16 进制代码文件。

当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，即按微指令格式将4-1和4-2微程序流程图转化成二进制微代码表，如表4-1 所示，再转换成 16 进制代码文件。

微地址S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 A B C uA5 ------uA0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 000 000 100 0 1 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 0 0 0 0 1 0

0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 100 000 001 0 0 1 0 0 0

0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 000 000 0 0 0 1 0 0

0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 011 000 000 0 0 0 1 0 1

0 5 0 0 0 0 0 0 0 1 1 010 001 000 0 0 0 1 1 0

0 6 1 0 0 1 0 1 0 1 1 001 101 000 0 0 0 0 0 1

0 7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 110 110 0 0 1 1 0 1

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 110 110 110 0 0 0 0 0 1

1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 0 0 0 0 1 1

1 2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 0 0 0 1 1 1

1 3 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 0 0 1 1 1 0

1 4 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 0 1 0 1 1 0

1 5 0 0 0 0 0 0 1 0 1 000 001 000 0 0 0 0 0 1

1 6 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 000 000 0 0 1 1 1 1

1 7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 010 000 000 0 1 0 1 0 1

2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 0 1 0 0 1 0

表4-1 二进制微代码表

4.4.4写程序

联机读/写程序

按照规定格式，将机器指令及表5－2微指令二进制表成十六进制的如下格式文件。微指令格式中的微指令代码微将表5－2中的24位微代码按从左到右分成3个8位，将此三个8位二进制代码化为相应的十六进制数即可。

程序

$P0000

$P0110

$P020A

$P0370

$P0420

$P050B

$P0630

$P070B

$P0840

$P0900

$P0A13

微程序

$M00088105

$M0182ED05

$M0250C004

$M0304E004

$M0405B004

$M0506A205

$M06019A95

$M070FE004

$M088AED05

$M098CED05

$M0A0EA004

$M0B018004

$M0C0D2004

$M0D098A06

$M0E080A07

$M0F018206

$M10011004

$M1183ED01

$M1287ED05

$M1399ED05

$M149CED05

$M151D8235

$M161F8235

$M17218235

$M18238235

$M191AE004

$M1A1BA004

$M1B010A07

$M1C81D104

$M1D1E8825

$M1E019805

$M1F20882D

$M20019805

$M21228815

$M22019805

$M2324881D

$M24019805

$M393A881D

$M3A019805

$M3B080A07

$M3C098A06

4.4.5 实验接线

在实验 4.1 的基础上，将 ALUO2 连 BUS4，a～k 与实验 4.1 相同，详细如下：

a、跳线器 J1～J12 全部拨在右边（自动工作方式）；

b、跳线器 J16、J18、J23、J24 全部拨在左边；

c、跳线器 J13～J15、J19、J25 全部拨在右边；

d、跳线器 J20～J22、J26、J27 连上短路片；

e、UJ1 连 UJ2，JSE1 连 JSE2，SJ1 连 SJ2；

f、MBUS 连 BUS2；

g、REGBUS 连 BUS5；

h、PCBUS 连 EXJ2；

i、 ALUBUS 连 EXJ3；

j、 ALUO1 连 BUS1；

k、EXJ1 连 BUS3；

l、 ALUO2 连 BUS4。

4.4.6 仔细查线无误后接通电源

4.4.7读写微程序和程序

①手动方法写微程序参看实验三。

手动方法写代码程序（机器指令）步骤如下：

通过上一步将机器指令对应的微代码正确地写入E2ROM 2816 芯片后，再进行机器指令程序的装入和检查。

A. 将“编程开关”置“运行”位置，“运行方式”开关置“单步”位置。

B. 拨动总清开关（0→1），微地址寄存器清零，程序计数器清零。然后使控制开关 SWC、SWA开关置为“0 1”，按动一次“启动运行”开关，微地址显示灯 LUA0～LUA5 显示“001001”，再按动一次“启动运行”开关，微地址显示灯 LUA0～LUA5 显示“001100”，此时数据开关的内容置为要写入的机器指令，再按动一次“启动运行”开关，即完成该条指令的写入。若仔细阅读微程序流程，就不难发现，机器指令的首地址只要第一次给入即可，PC 会自动加 1，所以，每次按动“启动运行”开关，只有在微地址灯显示“001100”时，才设置内容，直到所有机器指令写完。

C. 写完程序后须进行检验。拨动总清开关(0→1)后，微地址清零，PC 程序计数器清零，然后使控制开关 SWC、SWA 为“0 0”，按动“启动运行”开关，微地址灯将显示“001000”，再按“启动运行”开关，微地址灯显示为“001010”，再按动“启动运行”开关，微地址灯显示为“001110”，此时总线数据显示灯 LZD0～LZD7 显示为该首地址的内容，再按动一次“启动运行”开关，微地址灯显示为“010000”，2 位数码管即显示 RAM 中的程序。不断按动“启动运行”开关，可检查后续单元内容。

注意：每次仅在微地址灯显示为“010000”时，2 位数码管显示的内容才是相应地址中的机器指令内容。

②联机读/写微程序和程序

用联机软件的装载功能将 16 进制格式文件（文件名为 C8JHE2）装入实验机即可（详细操作见随机软件的 README）。

4.4.8 运行程序

①单步运行程序

A. “编程开关”置“运行”状态，“运行方式”开关置为“单步”状态,“运行控制”开关置为“运行”状态。

B. 拨动总清开关(0→1)，微地址清零，PC 计数器清零，程序首地址为 OOH。

C. 按动“启动运行”开关，即单步运行一条微指令。对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致。

②连续运行程序

A. “编程开关”置“运行”状态，“运行方式”开关置为“连续”状态,“运行控制”开关置为“运行”状态。

B. 拨动总清开关，清微地址及 PC 计数器，按动“启动运行”开关，系统连续行程序。如果要停止程序的运行，只需将“运行控制”开关置为“停止”状态，系统就停机。

C. 本实验的运行结果最终显示在输出设备 2 位数码管上。

5调试与分析

5.1调试步骤

5.5.1初始状态

下图5-1为初始状态

图5-1 初始状态

5.5.2从实验电路中装入第一个加数00000110到R0中。如下图5-2装数

图5-2装数

5.5.3将RAM中另外一个加数13H送入DR2中如下图5-3存另一个数

图5-3存另一个数5.5.4经过运算最终结果

运算结果如下图5-4

图5-4运算结果

5.2验证分析

理论分析:从实验电路中装入第一个加数06H(0000110)，并且从内存中读取另一个加数19H(00010011)，06H+19H=25H。将结果25H进行RL左移，得结果为32H。实验分析：从所截得的图可得，理论值与实验值相符合。

6总结

经过这次课程设计，我体会到自己所学的东西太少了，很多都不知道。虽然这次设计的只是一个小程序，但是这其间我还是学到了不少东西。在这次课程设计的过程，有些很基本的知识出现记混淆的现象，通过查书及询问同学，最终明白了。

本次课程设计我们要设计一台微程序控制的模型机，以对计算机能有一个整机的概念,完成对计算机组成原理这门课程的综合应用，达到学习本书的作用。作为一个计算机系学生这是必需掌握的，使我们对数据选择器，移位器，加法器，运算器，存储器和微程序控制器，有了比较透彻的认识。

由于计算机设计的部件较多，结构原理较复杂，对于我们这样的初设计者来说感到无从下手，所以我们在整个过程中采取由浅入深，由简单到复杂的放法，通过这次设计，使我们能清楚的了解计算机的基本组成，基本原理和设计步骤，设计思路和调试步骤，最终能清晰的建立起整机概念，为独立完成计算机设计奠定了基础。

课程设计结束了，从中我们也学到了不少知识。虽然计算机组成原理的课程设计与学习已经结束，可我们学习之路并没有结束，我们会继续努力学习其相关的知识，以适应社会的发展与需要，这样才能真正成为一名合格的大学生。

在此次的设计中，感谢老师对我们的帮助和指导。过程还不够完善，希望老师继续指导。

参考文献（资料）

[1]唐朔飞．计算机组成原理．北京：高等教育出版社，2012

[2]https://www.360docs.net/doc/eb586388.html, ，百度文库

[3计算机组成原理实验指导书..

寄存器实验报告

一、实验目的 1. 了解寄存器的分类方法，掌握各种寄存器的工作原理； 2. 学习使用V erilog HDL 语言设计两种类型的寄存器。二、实验设备 PC 微机一台，TD-EDA 实验箱一台，SOPC 开发板一块。三、实验内容寄存器中二进制数的位可以用两种方式移入或移出寄存器。第一种方法是以串行的方式将数据每次移动一位，这种方法称之为串行移位(Serial Shifting)，线路较少，但耗费时间较多。第二种方法是以并行的方式将数据同时移动，这种方法称之为并行移位(Parallel Shifting)，线路较为复杂，但是数据传送的速度较快。因此，按照数据进出移位寄存器的方式，可以将移位寄存器分为四种类型：串行输入串行输出移位寄存器(Serial In- Serial Out)、串行输入并行输出移位寄存器(Serial In- Parallel Out)、并行输入串行输出移位寄存器(Parallel In- Serial Out)、并行输入并行输出移位寄存器(Parallel In-Parallel Out)。本实验使用V erilog HDL 语言设计一个八位并行输入串行输出右移移位寄存器(Parallel In- Serial Out)和一个八位串行输入并行输出寄存器(Serial In- Parallel Out)，分别进行仿真、引脚分配并下载到电路板进行功能验证。四、实验步骤 1．并行输入串行输出移位寄存器实验步骤 1）. 运行Quartus II 软件，选择File New Project Wizard 菜单，工程名称及顶层文件名称为SHIFT8R，器件设置对话框中选择Cyclone 系列EP1C6Q240C8 芯片，建立新工程。 2.) 选择File New 菜单，创建V erilog HDL 描述语言设计文件，打开文本编辑器界面。 3.) 在文本编辑器界面中编写V erilog HDL 程序，源程序如下： module SHFIT8R(din,r_st,clk,load,dout); input [7:0]din; input clk,r_st,load; output dout; reg dout; reg [7:0]tmp; always @(posedge clk) if(!r_st) begin dout<=0; end else begin if(load) begin tmp=din; end else

基本模型机的设计与实现课程设计报告

基本模型机的设计与实现课程设计报告 https://www.360docs.net/doc/eb586388.html,/maria87328/archive/2008/01/13/2041130.aspx 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。

复杂模型机实验报告.

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运行 PC→AR PC+1 RAM→BUS BUS→IR P1 PC→AR PC+1 RS→BUS BUS→DR1 ALU=0→BUS BUS→RD SW→BUS BUS→RD 00(直接)CLR RD→BUS BUS→DR2 DR1+DR2→ BUS→RD 01 01 01 01 02 20 212325 52 53 31 27 RS→RD RS→299 RRC 299→RD RS→299 RLC 299→RD 01 3032 54 55 36 67 70 IN MOV RRC SUC RLC RD→LED 01 STOP 01 26 24 ADC RS→BUS BUS→DR2 RD→BUS BUS→DR1 DR1→DR1 DR1+1→ BUS→DR1 DR1→DR1 DR1+DR2→ BUS→RD 56 57 60 61 RD→BUS BUS→DR1 RS→BUS BUS→DR1 RD→BUS BUS→DR1 35 0101 INC DR1+1→ BUS→RD 01 01 01 34 62 33 RD→BUS BUS→DR2 63 DR1^DR2→ BUS→RD 65 AND 66 PC→AR PC+1 PC→AR PC+1 PC→AR PC+1 20 RAM→BUS BUS→DR1 03 RAM→BUS BUS→AR 04 RAM→BUS BUS→DR1 06 RAM→BUS BUS→AR 05 RAM→BUS BUS→AR 07 40 RAM→BUS BUS→DR1 15 22 RI→DR2 16 DR1+DR2→ BUS→AR 17 DR1+DR2→ BUS→DR1 45 RAM→BUS BUS→DR1 46 PC→BUS BUS→DR2 47 DR1+DR2→ BUS→AR 50 DR1+DR2→ BUS→DR1 51 72 P2 RAM→BUS BUS→RD 40 RD→BUS BUS→RAM 41 DR1→BUS BUS→PC 4243 P3 DR1→BUS BUS→PC 6444 010101 BZC JMP STA LAD 10(变址) 01(间接)11(相对)COM 40 4040 01 01 44 01 Y N P4 PC→AR PC+1 PC→AR PC+1 SW→BUS BUS→DR1 DR1→RAM RAM→BUS BUS→DR1 DR1→LED 01 00 11 14 74 10 12 73 13 WRITE(01)READ(00)RUN(11) SW B 10 →B U S B U S→R D 1 DR DR1→DR1 37 71 SWA 图2-8复杂模型机微程序流程图 H L T A OUT 六、实验结果：（1）取in指令送IR：（2）采集从数据开关输入的数据07H并送R0：

计数器和移位寄存器设计仿真实验报告.

实验四典型时序电路的功能测试与综合仿真报告 15291204张智博一．74LS290构成的24位计数器方法：第一片74290的Q3与第二片的INB相连，R01，R02相连，INA，R91,R92悬空构成24位计数器。50Hz，5v方波电压源提供时钟信号，用白炽灯显示输出信号。实验电路：实验现象：

输出由000000变为000001，000010，000011，000100，001000，001001，001010，001011，001100，010001，010000，010010，010011，010100，011000，011001，011010，011011，011100，100000，100001，100010，100011，100100，最终又回到000000，实现一次进位。二．74LS161构成的24位计数器方法：运用多次置零法用两片74LS161构成了24位计数器，两片计数器的时钟信号都由方波电压源提供，第一片芯片的Q3和第二片芯片的Q0通过与非门，构成两个74LS161的LOAD信号，第一片的CO接第二片的ENT，其他ENT和ENP接Vcc（5v）。输出接白炽灯。电路图：实验现象：以下为1—24的计数过程

三．74LS194构成的8位双向移位寄存器方法：通过两片194级联，控制MA,MB的值，来控制左右移动实验电路由两片74LS194芯片构成。两个Ma接在一起，两个Mb接在一起，第一片的Dr，第二片的Dl，分别通过开关接到Vcc（5v）上。第一片的Q3接到第二片的Dr，第二片的Q0接到第一片的Dl。8个输出端分别接白炽灯。实验电路：

复杂模型机

计算机组成原理实验报告题目复杂模型机设计实验专业计算机科学与技术姓名张蕾学号 1310632

目录一、实验目的二、实验原理 1 数据格式 2 指令格式三、实验内容四、实验代码设计思想 1 机器程序设计 2 微代码设计五、实验代码六、实验接线图七、实验总结

一、实验目的（1）综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。（2）加深对计算机各组成部件之间的相互关系以及指令系统设计方法的理解。二、实验原理 CPU由运算器（ALU），微程序控制器（MC），通用寄存器（R0），指令寄存器（IR），程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成，通过写入相应的微指令后，就具备了执行机器指令的功能。 1.数据格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据，字长为8位，8 位全用来表示数据（最高位不表示符号），数值表示范围是： 0≤X≤2^8－1。 2.指令设计该复杂模型机设计包含运算类指令、控制类指令、数据传输类指令三大类指令。（1）运算类指令仅用到了算术运算，算术运算设计有 3 条运算类指令，分别为：ADD（两寄存器值加法）、INC（寄存器值自加1）、SUB（两寄存器值减法），所有运算类指令都为单字节，寻址方式采用寄存器直接寻址。（2）控制转移类指令有三条HLT（停机）、JMP（无条件跳转到指定的指令地址）、BZC（判断寄存器内容是否为0，为0则跳转到指定的指令地址），用以控制程序的分支和转移，其中HLT为单字节指令，JMP 和BZC 为双字节指令。（3）数据传送类指令有IN、OUT、LDI、LAD、STA 共5 条，用以完成寄存器和寄存器、寄存器和I/O、寄存器和存储器之间的数据交换，均为双字节指令。 3.指令格式所有单字节指令具有相同的指令格式，如下图所示： 7654 32 10 OP-CODE RS RD 其中4位OP-CODE为操作码，2位RS为源寄存器，2位RD为目的寄存器，并规定： RS或RD 选定的寄存器 00 R0 01 R1 10 R2 11 R3 IN和OUT的指令格式为： 7654 32 10 7~0 OP-CODE RS RD P IO地址空间被分为4个区如表所示： A7A6 选定地址空间 00 IOY0 00~3F 01 IOY1 40~7F

计算机组成原理实验八简单模型计算机实验

实验八简单模型计算机实验一、实验目的 1)通过实验分析简单模型机结构，了解计算机的工作原理。 2)掌握计算机微程序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程二、实验原理基本整机模型数据框图如图所示，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。数据的通路从程序计数器PC的地址送到主存的地址寄存器，根据地址寄存器的内容找到相应的存储单元。存储器中的数据是指令时，那么数据是从RAM送到总线，再从总线送到IR 中。存储器中的数据是需要加工的数据时，那么数据是从RAM送到总线，再动总线送到通用寄存器中等待加工。数据加工过程中，两个数据是从总线上将数据分别分时压入两个暂存器中，等待运算部件的加工，在数据加工完成以后。运算结果是通过三太门送到总线上。三态门的控制时由微控制器来控制。

图：模型机的数据通路图三、实验过程 1.连线按实验逻辑原理图连接以下控制信号。 1)时钟单元（CLOCK UNIT）的T1-T4接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）

的T1-T4. 2)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的KA ，KB接到指令单元（INS UNIT）的KA，KB。 3)指令单元（INS UNIT）的J（1）-J（5）、SE6-SE0、B-IR 接到的微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的J（1）-J（5）、SE6-SE0、B-IR。 4)输入/输出单元（INPUT/OUTPUT UNIT）IO-W，IO-R接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的IO-W，IO-R,Ai接到地址单元（ADDRESS UNIT）的A0. 5)主存储器单元（MEM UNIT）M-W、M-R接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的M-W、M-R，A7-A0 接到地址单元（ADDRESS UNIT）的A7-A0. 6)地址单元（ADDRESS UNIT）的B-AR、B-PC、PC+1、PC-B接到微程序控制单元（MAIN CONTROLUNIT）的B-AR、B-PC、PC+1、PC-B. 7)通用寄存器单元（REG UNIT）的B-R、R0-B 接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的B-DR、DR-B。 8)把算术逻辑单元（ALU UNIT）的B-DA1、B-A2、ALU-B Cycn、CyNCn、S3-S0、 M、Ci接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的B-DA1、B-A2、ALU-B、Cycn、CyNCn、S3-S0、M、Ci。 2.写入、检验微代码这项操作与实验七的操作过程相同 3.装入机器指令汇编程序操作 1)微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）编程开关置于“RUN”状态。 2)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的“STEP/RUN”开关置于“STEP”状态。 3)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的KA，KB开关置于1、0写主存储器状态。 4)拨动开关从１1—0—1，产生一个负脉冲，清零程序计数器ＰＣ、微地址寄存器。 5)拨动“START”按钮一次，从微程序控制存储器的00H微地址开始执行微指令，暂停在0AH微地址处。 6)此时在输入数据开关上拨入实验用机器指令汇编程序表中对应00H地址的

实验六移位寄存器的设计

实验六移位寄存器的设计一、实验目的 1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。 2、熟悉移位寄存器的应用—实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。二、实验预习要求 1、复习有关寄存器及串行、并行转换器有关内容。 2、查阅CC40194、CC4011及CC4068 逻辑线路。熟悉其逻辑功能及引脚排列。 3、在对CC40194进行送数后，若要使输出端改成另外的数码，是否一定要使寄存器清零？ 4、使寄存器清零，除采用R C输入低电平外，可否采用右移或左移的方法？可否使用并行送数法？若可行，如何进行操作？ 5、若进行循环左移，图6－4接线应如何改接？ 6、画出用两片CC40194构成的七位左移串 /并行转换器线路。 7、画出用两片CC40194构成的七位左移并 /串行转换器线路。三、实验设备及器件 1、＋5V直流电源 2、单次脉冲源 3、逻辑电平开关 4、逻辑电平显示器 5、CC40194×2（74LS194）CC4011(74LS00) CC4068(74LS30) 四、设计方法与参考资料 1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图6－1所示。其中D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；S R为右移串行输 C为直接无条件清零端；入端，S L为左移串行输入端；S1、S0为操作模式控制端；R

简单模型机实验报告

评语：课中检查完成的题号及题数: 课后完成的题号与题数: 成绩：自评成绩：实验报告实验名称：__________ 简单模型机实验报告____________ 日期： _________________ 班级：学号：姓名： -、实验目的： 1掌握一个简单CPU的组成原理。 2、在掌握部件单元电路的基础上，进一步将其构造一台基本模型计算机。 3、为其定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试掌握整机概念。二、实验内容：本实验要实现一个简单的CPU并且在此CPU的基础上，继续构建一个简单的模型计算机。CPU由运算器（ALU、微程序控制器（MC、通用寄存器（R0，指令寄存器（IR）、程序计数器（PC和地址寄存器（AR组成，如图2-1-1所示。这个CPU在写入相应的微指令后，就具备了执行机器指令的功能，但是机器指令一般存放在主存当中，CPU必须和主存挂接后，才有实际的意义，所以还需要在该CPU的基础上增加一个主存和基本的输入输出部件，以构成一个简单的模型计算机。

图1-4-1基本CPU 构成原理图除了程序计数器（PC ，其余部件在前面的实验中都已用到，在此不再讨论。系统的程序计数器（PC 由两片74LS161和一片74LS245构成，其原理如图1-4-2所示。PC_B 为三态门的输出使能端，CLR 连接至CON 单元的总清端CLR 按下CLR 按钮，将使PC 清零，LDPC 和T2相与后作为计数器的计数时钟，当LOAD 为低时，计数时钟到来后将CPU 内总线上的数据打入PG 图1-4-2程序计数器（PC ）原理图本模型机和前面微程序控制器实验相比，新增加一条跳转指令 JMP 共有五条指令: OUT （输出）、JMP （无条件转移），HLT （停机），其指令格式如下（高4位为操作码）：助记符机器指令码说明 IN 0010 0000 IN — R0 ADD 0000 0000 R0 + R0 — R0 OUT 0011 0000 R0 — OUT JMP addr 1100 0000 ******** addr — PC HLT 0101 0000 停机址码。微程序控制器实验的指令是通过手动给出的，现在要求 CPU 自动从存储器读取指令并执行。根据以上要求，设计数据通路图，如图 1-4-3所示。 IN （输入）、ADD （二进制加法）、其中JMP 为双字节指令，其余均为单字节指令, ******** 为addr 对应的二进制地 LDPC T2 CLR LOAD

计算机组成原理课程设计模型机实验报告精品

实践报告计算机组成原理--模型机设计报告作者姓名：专业：计算机科学与技术学号：指导教师：完成日期：年月号 ******学院计算机工程系

摘要 “计算机组成原理”是计算机科学与技术系的一门核心专业基础课程，在计算机专业中起了很重要的作用。课程中分部分介绍了计算机的各个部件，我们有必要将它们组合起来以对计算机有一个整体的认识。这次课程设计通过对一个简单模型机的设计与实现，是我们对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接有更深的理解。依次设计计算机的几个部件并进行连接使成为一个完整的模型机。通过运行和调试，使之正常工作。关键词：运算器；控制器；存储器；输入输出接口；模型机

正文：一、课设目的要求：《计算机组成原理》是一门理论性、实践性均较强的专业基础课，要求学生具有一定的电路分析、指令系统编写能力、软件设计能力。通过计算机组成原理实践周，要突出《计算机组成原理》理论联系实际的特点，培养实践动手能力。 1.培养学生运用理论知识和技能，构建建立问题逻辑结构，锻炼学生分析解决实际问题的能力。 2.培养学生使用PROTEUS软件分析和设计计算机内部器件的方法和技巧。 3.培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。 4.通过实践设计，要求学生在指导教师的指导下，独立完成设计课题的全部内容，包括：（1）通过调查研究和上机实习，掌握PROTEUS软件的设计和仿真调试技能。（2）掌握计算机系统的组成结构及其工作原理。（3）设计实现一个简单计算机的模型机，并能够使用PROTEUS软件进行电路仿真验证二、课设内容：利用所学的计算机结构和工作原理的知识，要求学生独立完成简单计算机的模型机设计，并用PROTEUS软件进行验证。在分析设计过程中，要求学生养成良好的习惯，学会分析实际问题，并利用所学的知识建立系统的逻辑结构，学会PROTEUS调试技巧和方法，通过逻辑设计和工程设计培养调试硬件电路的实际动手能力。要求学生掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法；锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障。三、课设设备：计算机组成原理教学实验系统及电脑一台。四、模型机组织结构：组织结构分为运算器控制器存储器输入输出接口。运算器是数据的加工部件，是CPU的重要组成部分。基本结构中必须有算数/逻辑运算单元、数据缓冲存储器、多路转换器和数据总线等逻辑构件。控制器是计算机的指挥中心,负责决定执行程序的顺序,给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令，由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器组成。存储器用来

计算机组成原理--实验报告

实验一寄存器实验实验目的：了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。实验要求：利用CPTH 实验仪上的K16..K23 开关做为DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入寄存器，这些寄存器包括累加器A，工作寄存器W，数据寄存器组R0..R3，地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT。实验电路：寄存器的作用是用于保存数据的CPTH 用74HC574 来构成寄存器。74HC574 的功能如下： - 1 -

实验1：A，W 寄存器实验原理图寄存器A原理图寄存器W 原理图连接线表： - 2 -

- 3 - 系统清零和手动状态设定：K23-K16开关置零，按[RST]钮，按[TV/ME]键三次，进入"Hand......"手动状态。在后面实验中实验模式为手动的操作方法不再详述．将55H 写入A 寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据 55H 置控制信号为：按住STEP 脉冲键，CK 由高变低，这时寄存器A 的黄色选择指示灯亮，表明选择A 寄存器。放开STEP 键，CK 由低变高，产生一个上升沿，数据55H 被写入A 寄存器。将66H 写入W 寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据66H

置控制信号为：按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器W 的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。放开STEP 键，CK 由低变高，产生一个上升沿，数据66H 被写入W 寄存器。注意观察：１．数据是在放开STEP键后改变的，也就是CK的上升沿数据被打入。２．WEN，AEN为高时，即使CK有上升沿，寄存器的数据也不会改变。实验2：R0，R1，R2，R3 寄存器实验连接线表 - 4 -

实验七基本模型机的设计与实现

实验七　基本模型机的设计与实现一、实验目的 ⒈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。 ⒉为其定义5条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试掌握整机概念。二、实验设备 Dais-CMH+/CMH 计算器组成原理教学实验系统一台，实验用扁平线、导线若干。三、实验原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是以人为模拟产生为主，而本次实验将能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（前三位为操作码）： ==========================================================助记符机器指令码说明 -------------------------------------------------- ------------- IN R0,SW 0010 0000 数据开关状态 →R0 ADD R0,[addr] 0100 0000 XXXXXXXX R0+[addr]→R0 STA [addr],R0 0110 0000 XXXXXXXX R0→[addr] OUT [addr],LED 1000 0000 XXXXXXXX [addr]→LED JMP addr 1010 0000 XXXXXXXX addr→PC ==========================================================其中IN为单字节(8位)，其余为双字节指令，XXXXXXXX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，如图7-10-1所示。系统涉及到的微程序流程见图7-7-3，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3位 (IR7~IR5)作为测试条件，出现8路分支，占用8个固定微地址单元。当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表7-10-1即为将图7-10-2的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码

计算机组成原理基本模型机实验

淮海工学院计算机工程学院实验报告书课程名：《计算机组成原理》题目：实验四基本模型机实验班级：学号：姓名：

1、目的与要求 1）在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，将第一部分中的各单元组成系统，构造一台基本模型计算机。 2）本实验定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试运行，形成整机概念。2、实验设备 1) ZYE1601B计算机组成原理教学实验箱一台，排线若干。 2) PC机一台。 3、实验步骤与源程序 l) 根据该模型机的指令系统，编写一段程序。这里给出两个参考程序。参考程序一：本程序从输入设备（数码开关）取入数据，保存在内存单元08，然后从08单元送到输出设备（LED数码管）进行显示。然后程序停止（请实验者考虑：如何修改程序，使程序不断从输入设备取出数据，送到输出设备显示。每次循环过程中，可以使输入设备数据改变，考察输出显示的结果。）。设计机器指令程序如下（机器码为十六进制数据）。地址内容助记符说明 00 00 IN ；输入开关数据→R0 01 20 STA [08H] ；R0→[08] 02 08 ；地址 03 30 OUT [08H] ；[08H]→BUS 04 08 ；地址 05 40 JMP [00H] ；00H→PC 06 00 ；跳转地址参考程序二：本程序从输入设备（数码开关）读入数据，与0A单元的数据相加，然后送到输出设备（LED 数码管）进行显示。本程序不断地循环运行，在运行中可改变输入开关（INPUT）的值，观察输出显示的变化。设计机器指令程序如下（机器码为十六进制数据）。地址内容助记符说明 00 00 IN ；输入开关数据→R0，采集数据 01 10 ADD [0AH] ；R0＋[0AH]→R0，输入数据与指定数据相加 02 0A ；地址 03 20 STA [0BH] ；R0→[0B] 04 0B ；地址 05 30 OUT [0BH] ；[0BH]→BUS，输出显示 06 0B ；地址 07 40 JMP [00H] ；00H→PC 08 00 ；跳转地址 0A 01 ；加数，可自定 0B ；求和结果保存在0B单元 2) 按图1连接实验线路。 3) 写程序：对于本实验箱可以用两种方法来写入程序。方法一：手动写入（1）先将机器指令对应的微代码正确地写入2816中，由于在实验1.6微程序控制器的组成与微程序设计实验中已将微代码写入E2PR0M芯片中，对照表2—2校验正确后就可使用。

模型机实验报告

哈尔滨工程大学实验报告实验名称：复杂模型机设计与实现班级：学号：姓名：实验时间：成绩：指导教师：程旭辉附小晶实验室名称：计算机专业实验中心一、实验名称：复杂模型机的设计与实现二、实验目的：

1．综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。 2．设计指令系统。 3．编写简单程序，在所设计的复杂模型计算机上调试运行。三、实验设备： GW-48CPP系列计算机组成原理实验系统。四、实验原理： 1．数据格式 8位，其格式如下：其中第7位为符号位，数值表示范围是：-1≤1。 2．指令格式所设计的指令分为四大类共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问、转移指令和停机指令。（1）算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：其中，（2）访问指令及转移指令访问指令有2条，即存数（STA）、取数（LDA）；2条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC）其中，OP-CODE指令）。D为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：在本模型机中规定变址寄存器RI为寄存器R2。（3）I/O指令输入（IN）和输出（其中，addr=01时，选中“OUTPUT DEVICE”中的LCD

点阵液晶屏作为输出设备。（4）停机指令指令格式如下： 3．指令系统共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入/输出指令2条，其

本模型机的数据通路框图如图7-1。根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址，如图7-2。图7-2 微程序流程图五、实验内容：按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件。微代码定义如表7-1所示。

基本模型机实验

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。

复杂模型机实验报告

复杂模型机实验报告篇一：复杂模型机实验报告信息学院篇二：复杂模型机的组成与运行实验报告内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《计算机组成原理》课程设计报告题目十五:复杂模型机的组成与运行目录 1[ 任务描述] ............................................... ................................................... (2) 1.1 题目名称 ................................................ ................................................... ................................... 2 1.2 要求 ................................................ ................................................... ..................................... 2 1.3 实验目的 ................................................

................................................... .................................. 2` 2 [设计设备] ............................................... ................................................... ................ 2 3 [设计原理和方法] ............................................... ................................................... . (2) 3.1 设计原理 ................................................ ................................................... ................................... 3 ................................................ ................................................... ................................ 3 ................................................ ................................................... ................................ 3 ................................................ ...................................................

计算机组成原理课程设计基本模型机设计与实现

课程设计（大作业）报告课程名称：计算机组成原理设计题目：基本模型机设计与实现院系：信息技术学院班级：计算机科学与技术3班设计者：学号：指导教师：设计时间：昆明学院信息技术学院课程设计（大作业）任务书

目录课程设计（大作业）报告一、课程设计的教学目的 1. 在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，进一步将其中各单元组成系统构造一台模型计算机。 2. 本实验定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试运行，形成整机概念。课程设计内容设计一台基本模型机，并实现相关的指令。二、课程设计任务和基本要求本课程设计以TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统为平台设计完成。 1.按给定的数据格式和指令系统,设计一个微程序控制器。 2.设计给定机器指令系统以及微程序流程图,按微指令格式写出微程序的为指令代码。

3.连接逻辑电路完成启动,测试,编程,测试,效验和运行,并观测运行过程及结果。 4.将微程序控制器模块与运算器模块,存储器模块联机,组成一台模型计算机。 5.用微程序控制器控制模型机的数据通路。 6.通过在模型机上运行由机器指令组成的简单程序,掌握机器指令与微指令的关系,建立计算机整机的概念,掌握计算机的控制机制。 7.按指定的应用项目进行汇编指令格式及功能设计,并设计相应的机器指令代码,按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序.在 PC机上编辑机器指令和微程序,装载代码到TDN-CM++实验系统并运行,实现应用要求。三、设计任务及分析 (1)设计任务: 从输入设备读取数据X并将其存入以A为间接地址的内存单元，将X与R 0. 寄存器中的内容Y执行X ⊕，结果送到以B为直接地址的内存单元保存。 (2)分析: A:给R 寄存器直接置入01H. B:从数据开关给间接地址为0CH的内存单元置数,(03H). C:给R 0中的内容取反,结果存在R 中. D:将间接地址0CH中直接地址0EH中的内容(03H)放入DR1中, R 中的内容放入DR2中,将DR1和DR2种的数进行异或运算,结果放在R 中. E:将R 中的内容存在直接地址为0DH的内存单元中. 四、设计原理模型机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，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段微程序。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４位为操作码）：

简单模型机的微程序设计

课程设计报告课程设计名称：简单模型机的微程序设计系：三系学生姓名：班级：软件二班学号：成绩：指导教师：开课时间： 2012学年 2 学期一、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 1．通过使用作者开发的微程序分析和设计仿真软件，熟悉本文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列问题： ⑴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。 ⑵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。 ⑶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释其它指令的微指令的微地址冲突。 ⑷哪些微指令是执行所有指令都要用到的。 ⑸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 ⑹为什么读写一次内存总要用两条微指令完成 ⑺机器程序中的用到的寄存器是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 2.在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令。新增加的机器指令的功能是： ①或指令OR RD，RS：(RS)或(RD)→(RD) ②减法指令SUB RD，(addr)：(RD)减(addr)→(RD) ③异或指令XOR (addr1)，(addr2)：(addr1)异或(addr2)→(RD) ④与指令AND RD，RS：(RS)与(RD)→(RD) ⑤求反指令 NOT RD：/(RD) →（RD）其中的RS、RD可以是R0、R1、R2中的任何一个。