基本模型机实验指令表
实验五 模型机综合实验
实验五模型机综合实验(微程序控制器)一、实验目的：（1）认识模型机的缺省指令/微指令系统，熟悉了此套指令/微指令（2）了解并学会COP2000软件的使用方法，工作过程。
二、实验要求：使用COP2000计算机组成原理实验软件输入、修改程序，汇编成机器码并下载到实验仪上，由软件控制程序实现单指令执行、单微指令执行、全速执行，并在软件上观察指令或微指令执行过程中数据的走向、各控制信号的状态、各寄存器的值三、实验说明：在综合实验中，模型机作为一个整体来工作的，所有微程序的控制信号由微程序存储器uM输出，而不是由开关输出。
在做综合实验之前，先用8芯电缆连接J1和J2，这样实验仪的监控系统会自动打开uM的输出允许，微程序的各控制信号就会接到各寄存器、运算器的控制端口。
此综合实验使用的指令是模型机的缺省指令/微指令系统。
等做完本综合实验，熟悉了此套指令/微指令后，用户可以自己设计的指令/微指令系统。
在用微程序控制方式做综合实验时，在给实验仪通电前，拔掉实验仪上所有的手工连接的接线，再用8芯电缆连接J1和J2，控制方式开关拨到“微程序控制”方向。
若想用COP2000软件控制组成原理实验仪，就要启动软件，并用快捷图标的“设置”功能打开设置窗口，选择实验仪连接的串行口，然后再按“连接COP2000实验仪”按钮接通到实验仪。
四、实验过程：实验1、数据传送实验/输入输出实验（1）在COP2000软件中的源程序窗口输入下列程序MOV A, #12HMOV A, R0MOV A, @R0MOV A, 01HINOEND（2）将程序另存为EX1.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗口会显示出程序地址、机器码、反汇编指令。
程序地址机器码反汇编指令指令说明00 7C 12 MOV A， #12 立即数12H送到累加器A02 70 MOV A， R0 寄存器R0送到累加器A03 74 MOV A， @R0 R0间址的存储器内容送到累加器A04 78 01 MOV A， 01 存储器01单元内容送到累加器A06 C0 IN 端口IN内容输入到累加器A07 C4 OUT 累加器A内容输出到端口OUT （3）按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作。
实验五、指令系统实验
实验五、指令系统实验一、实验目的理解模型机指令系统，包括指令类型、寻址方式等，掌握模型机指令集中相关指令的含义，为学习CPU的指令控制奠定基础。
二、实验要求使用CP226实验平台，完成一段程序的执行，理解不同寻址方式指令和不同指令类型指令的执行过程，并得到准确的实验结果。
三、实验内容模型机指令系统包括五种寻址方式，分别是立即数寻址、累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址和存储器间接寻址。
本实验针对不同指令类型的寻址方式和类型得到程序中各条指令的执行结果（模型机的指令集见附件2），其内容如下（联机实验）：将一位学生学号的最后2位以BCD码放到累加器A中，另一位的学生学号的最后2位以BCD码放到存储器的01H地址单元中，请将两个学号相减，通过R1寄存器的内容提示两个学号之间的大小关系。
上述描述的内容可以用下面的程序实现（假设第1个学号后两位的BCD码是25H，第二个是08H）。
注意：学号已经通过代码传送到A或存储器，不必再设定K23..K16后通过按动STEP键传送。
程序如下：MOV A,#08H ；将第二个学号存入累加器A中MOV 01H,A ；将第二个学号转存到存储器的1地址单元中MOV A,#25H ；将第一个学号存入累加器A中MOV R0,#01H ；R0指向存储单元的1地址SUB A,@R0 ；第一个学号和第二个学号相减JC L1 ；如果第一个学号小于第二个学号，则转移到L1MOV R1,#0FFH ；第一个学号大于第二个学号，则完成(R1)=0FFHJMP L2L1: MOV R1,#01H ；第一个学号小于第二个学号，则完成(R1)=01H L2: NOP ；无操作，空指令END请执行上述代码，并完成表5-1的内容：表5-1：指令执行序列的结果选做：将两个操作数颠倒，即完成第2个学号减去第1个学号，并填充上述表格。
四、实验接线与控制信号设置在指令系统实验中，模型机作为一个整体来工作的，所有的控制信号由CPU产生，而不是由开关输出。
计算机组成原理-实验报告四-基本模型机设计与实现
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。
试验八基本模型机的设计与实现
实验八基本模型机的设计与实现1、实验目的和要求：（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）根据五条机器指令及其相应的微程序，设计实现一定功能的程序，上机调试，以掌握计算机硬件组成和工作过程。
2、实验设计实现的基础：（1）实验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。
①有关微控制器部分在前一实验中已详细介绍②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，并检查写入的正确性和能正常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。
③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的控制以识别所要求的操作。
“指令译码器”根据指令中的操作码进行译码，强置微程序控制器单元的微地址，使下一条微指令指向相应的微程序首地址。
④输入/输出设备本系统有两种外部I/O设备，一种是二进制代码开关KD0～KD7，它作为输入设备INPUT；另一种是数码显示块，它作为输出设备。
模型机综合设计之一加减法指令的实现.doc
模型机综合设计之一——加减法指令的实现一、设计目的1、掌握各个单元模块的工作原理，进一步将其组成系统构造1台基本的模型计算机。
2、在本设计中,将实现：读写内存、寄存器、数值计算等功能，并且编写相应的微程序，具体上机调试各个模块单元，实现加减法指令，进一步掌握整机的概念。
二、设计原理本个实验能在微程序的控制下自动产生各种单元模块的控制信号，实现加减法指令的功能。
在本实验中，计算机的数据通道、CPU从内存中取出机器指令，解释、执行指令都将由微指令组成的时序来完成，即一条机器指令对应一个微程序。
1 根据各模块控制信号连接表用导线将实验平台HKZK-CPT板上的各单元连接好（总线和内存单元，微程序控制单元，寄存器组单元，算术逻辑单元，指令寄存器，启停单元等）。
2 设计好加减法指令并编译运行。
在软件HKCPT中，分别输入设计好的两个程序，并且分别编译、加载到实验平台中。
3 分别运行程序，通过软件HKCPT的微单步功能可观察各个变量的变化。
三、逻辑框图逻辑框图说明：该图为主要的逻辑通路部分。
其中ALU具有+，-和M（传送）三种功能，DR1和DR2为锁存器，用来暂存做算术运算的两个操作书，操作的结果由PLU-C 端送出；A为累加器，本实验中每步运算的结果均送给它保存；R0～R3为寄存器，用来保存进行算术运算的第二个操作数。
四、指令系统与格式分析1根据本实验的硬件条件和本实验的需要，包括以下几条指令：1）MOV A，#DATA ；将立即数从内存读出写入累加器A2）MOV Ri，#DATA ；将立即数从内存单元写入寄存器Ri3）ADD A，Ri ；将寄存器的内容与累加器A相加并将结果写入A4）SUB A，Ri ；将累加器A的内容减去寄存器的值并将结果写入A 5）STA ADDR ；将A的内容写入RAM地址ADDR2由于在本系统内采用的是8位数据总线，和8位数据总线方式，所以在指令系统中存在单字节指令，和双字节指令。
计算机组成大型实验报告材料—机器指令设计实验
机器指令设计实验-实验报告一、实验目的与要求〔1〕通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。
〔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。
〔3〕简单模型计算机部件构架、微程序控制器中微程序代码功能实现、微程序流程、指令系统定义和简单模型计算机汇编语言程序进展验证。
〔4〕在简单模型计算机根底上设计新的技巧指令，在第二章实验八的根底上实施，使用的实验部件和接线不变，增加5条新机器指令，目的是提高学生对计算机机器指令的理解，锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。
二、实验原理1.简单模型计算机构架简单模型计算机逻辑结构如图1所示，构成简单模型计算机的实验部件以总线为根本连接通道，主要有以下7个：〔1〕算术逻辑运算部件ALU UNIT进展算术逻辑运算操作。
〔2〕存储器部件MEM UNIT，存储模型计算机汇编语言程序和操作数据。
〔3〕地址存放器部件ADDRESS UNIT,包含两局部电路，地址存放器AR：接收存储器程序中的指令地址和指令中的数据地址；指令地址计数器PC：用于指示程序中的指令地址并通过地址缓冲器送往地址存放器AR。
〔4〕指令存放器部件INS UNIT，存放器当前正在执行的机器指令，此指令的指令码通过指令译码器向微程序控制器指示相应的微程序入口地址；此指令的地址码指示的操作数地址，送往地址存放器AR。
〔5〕输入/输出部件INPUT/OUTPUT,操作数据的输入与输出显示。
（7）通用存放器部件REG UNIT,暂存运算的中间数据。
〔7〕微程序控制器部件MAIN CONTROL UNIT，控制各部件完成指令的功能。
2.简单模型计算机指令系统此简单模型计算机的指令系统包括控制台指令与机器指令。
共三条控制台指令，由手动控制单元〔MANUAL UNIT〕的KB,KA开关设定。
控制台指令只能由手工操作一条条指令，不能编写在汇编程序中。
实验八已经给出5条机器指令。
分别是输入指令IN R0，PORTAR，算术加指令ADD R0，[ADDR]，存放器内容送存储器指令STA [ADDR],R0，输出指令OUT [PORTAR],[ADDR]，转移指令JMP PORTAR。
计算机组成原理_实验四参考资料
计算机组成原理实验四参考资料一、实验箱（TEC-5）模型机的指令系统表1 机器指令系统因此，以下程序中各指令所对应的机器代码为二、实验箱（TEC-5）模型机的控制器控制器用来产生数据通路操作所需的控制信号。
TEC-5提供了一个微程序控制器如下图1.2所示。
#S #S #图1.2 控制器框图因此，TEC-5的微指令字长31位，其中顺序控制部分9位（P2~P0这三位为判别字段，uA5-uA0这六位为后继微指令地址）。
以及控制字段22位（从S3到TJ），这22位均可直接连接到数据通路对应信号端实现控制。
以上操作信号在数据通路中对应的位置，见下图。
S3S2S1S0M图3.1 运算器实验电路图3.2 双端口存储器实验电路图三、实验箱（TEC-5）模型机的微程序执行流程模型机的微程序执行过程如下图3.7流程图所示。
说明如下：1、当打开机器电源或按下复位按钮CLR#时，模型机的第一条微程序总是从000000B （uA5~uA0=000000）处开始执行。
2、接着，微指令根据SWC、SWB、SW A三个控制台专用的操作开关的值来决定微程序下一步的走向（即决定uA5~uA0的值），例如，若SWC=0、SWB=1、SW A=0，根据下图，其将会执行的下一条微指令地址为0AH（即uA5~uA0=001010，可在信号灯uA5~uA0上观察到结果）。
3、每一条微指令执行时，其地址均可在信号灯uA5~uA0上观察到。
4、按下复位按钮CLR#时，模型机又跳回到000000B（uA5~uA0=000000）处开始执行。
5、只有当控制台信号SWC=0、SWB=0、SW A=0时，才能进入到程序的“取指令”—>“执行指令”—>“取指令”—>“执行指令”—>…执行完全部程序后停机（TJ）的过程。
00KT Array图3.7 微程序流程图四、实验箱（TEC-5）模型机的控制台操作开关SWC、SWB、SWA详解实验通路中的所有控制信号一旦与微程序控制器相连，便无法再如前面实验一样用开关单独控制了（例如，无法再通过开关控制LDRI和WR1/WR0信号从而完成对寄存器的写入）。
计算机组成实验报告四 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→R001 20 STA [08H] ；R0→[08]02 08 ；地址03 30 OUT [08H] ；[08H]→BUS04 08 ；地址05 40 JMP [00H] ；00H→PC06 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→PC08 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。
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表 7-2 基本模型机微指令表
区位号
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1区域
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位号 微地址 M25 M24 M23 M22 M21 M20 M19 M18
代 码 M17 M16 M15 M14 M13 M12 M11 M10
代 码 M9 M8 M7 M6 M5 M4 M3 M2
代 码 微地址
M1 M0
代
码
说明
C B A AR 保留位 PX 3 A 9 A8 CE LO A
D CN M S 0 S 1 S 2 S 3 P X2 LD AR LD P C LD I R LD DR 2 LD DR 1 LD R 0 W
E UA 0 UA 1 UA 2 UA 3 UA 4 UA 5 PX 1 S W -B 7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 空操作 01 0 0 1 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 60 0 1 0 0 0 0 0 0 40 PC→AR,PC+1 02 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 0 0 0 1 0 0 0 0 10 0 0 0 1 0 0 1 0 12 RAM→IR 03 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 0 1 0 0 0 0 0 0 40 0 0 1 0 0 0 0 0 20 RAM→AR 04 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 0 0 0 0 1 0 0 0 08 1 0 1 0 0 0 0 0 A0 RAM→DR2 05 1 0 0 0 0 0 0 0 80 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 04 0 1 1 0 0 0 0 0 60 R0→DR1 06 0 1 0 0 0 0 0 0 40 0 0 1 0 1 0 0 1 29 0 0 0 0 0 0 1 0 02 1 0 0 0 0 0 0 0 80 DR1+DR2→R0 07 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 0 1 0 0 0 0 0 0 40 0 1 1 0 1 0 0 0 68 RAM→AR 08 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元
09 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 02 1 0 0 0 0 0 0 1 81 SW→R0 0A 0 0 1 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 60 1 1 0 0 0 0 0 0 C0 PC→AR,PC+1 0B 0 0 1 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 60 1 1 1 0 0 0 0 0 E0 PC→AR,PC+1 0C 0 0 1 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 60 1 1 0 0 1 0 0 0 C8 PC→AR,PC+1 0D 0 0 1 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 60 1 0 1 0 1 0 0 0 A8 PC→AR,PC+1 0E 0 0 1 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 60 1 1 1 0 1 0 0 0 E8 PC→AR,PC+1 0F 0 0 1 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 60 1 0 0 1 1 0 0 0 98 PC→AR,PC+1
3
8
区位号
0区域
1区域
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3区域
位号
位号
位号
位号 微地址 M25 M24 M23 M22 M21 M20 M19 M18
代 码 M17 M16 M15 M14 M13 M12 M11 M10
代 码 M9 M8 M7 M6 M5 M4 M3 M2
代 码 微地址
M1 M0
代
码
说明
C B A AR 保留位 PX 3 A 9 A8 CE LO A
D CN M S 0 S 1 S 2 S 3 P X2 LD AR LD P C LD I R LD DR 2 LD DR 1 LD R 0 W
E UA 0 UA 1 UA 2 UA 3 UA 4 UA 5 PX 1 S W -B 7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
10 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 40 0 0 1 0 0 0 0 0 20 1 0 0 0 1 0 0 1 89 SW→PC 11 0 0 1 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 60 0 1 0 0 1 0 0 0 48 PC→AR,PC+1 12 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 0 0 0 1 0 0 1 89 SW→RAM 13 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 0 1 0 0 0 0 0 0 40 0 0 1 0 1 0 0 0 28
RAM→AR 14 0 0 0 0 0 0 1 1 03 1 0 0 0 0 0 0 0 80 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80
RAM→LED 15 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 0 0 0 C0 0 0 1 0 0 0 0 0 20 1 0 0 0 0 0 0 0 80 RAM→PC 16 1 0 0 0 0 0 0 0 80 1 0 0 0 0 0 0 0 80 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 0 0 0 0 0 0 0 80
R0→RAM
17 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元 18 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元 19 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元 1A 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元 1B 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元 1C 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元 1D 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元 1E 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元 1F 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 80 用户自定义单元 39。