计算机组成原理简单模型机实验

实验四简单模型机实验

1.1实验目的

1）将微程序控制器模块通过总线同运算器模块、存储器模块联机，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5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，牢固建立机器的整机概念。

1.2电路图

本次实验用到前几次实验所有电路，将几个模块组成一台简单计算机，由微程序控制器控制数据通路，实现cpu从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个指令周期，由微指令组成的序列来完成，一条机器指令对应一个微程序。

图1 电路图

1.3 实验原理

（1）PC计数器初始值为“0”，微程序默认从00地址开始执行，产生控制信号，使PC的地址通过ABUS将送到存储器（6116）的地址锁存器AR中， PC=PC+1;（2）读出存储器中存放内容,通过DBUS送到IR指令寄存器中，实现指令译码，指令的操作码送至微程序控制器的程序跳转控制部分，在P(1)的控制下与微程序中储存的下一条指令地址进行逻辑运算，产生真正的下一条微程序地址；（3）在微程序的控制下单步执行微指令序列。

1.4 微指令格式

表1 微指令格式

1.5 微程序流程图：

图2 微程序流程图

1.6微程序代码表

1.7 数据通路总体图

图3 数据通路总体图

五条机器指令格式(其中，A为内存地址8bit)：

RAM中装入的程序和数据(其中，地址为8进制)：

1.8 实验任务及步骤

（1）实验连线：本次实验大部分的连线已由教师完成，请同学们对照微指令格式，完成微程序控制器的剩余部分连线。

（2）实验环境初始化：实验平台通电前请关闭DR1（74ls273），DR2（74ls273）,存储器（6116）的地址锁存器（74ls273），微程序控制器的地址锁存器（74ls175）的自动清零功能，将几个芯片的-MR引脚置为“1”。

时钟发生器的功能设定为单步执行，具体信号为：STOP=0，STEP=1。

（3）加电运行初始化：①指令寄存器IR自动清零，程序计数器PC手动清零，将两片74ls163的ENT,ENP引脚置“1”，-CR引脚置“0”，打开三态门开关，给单步时钟脉冲；

②程序计数器PC设定为单步技术功能，并交由微程序控制，将-CR引脚置“1”，关闭三

态门开关；③关闭指令寄存器IR清零功能，交由微程序控制，将-MR设为“1”。

（4）在seque timer中，手动给start单步脉冲，运行微指令，对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致，观察PC指令计数器显示灯是否符合流程。当运行结束后，检查存数单元中的结果是否和理论值一致。