基本模型机设计与实现 实验报告
基本模型机的设计与实现实验报告
基本模型机的设计与实现实验报告本文将围绕“基本模型机的设计与实现实验报告”进行分析和阐述。
基本模型机的设计与实现是计算机系统课程中的重点内容，是学生理解计算机系统的核心；设计和实现基本模型机需要学生掌握计算机组成原理的基本知识，能够编写汇编语言程序和理解存储器层次结构等相关概念。
一、实验目的本次计算机系统实验的目的是掌握CPU的设计与实现，以及理解汇编语言的底层执行过程。
通过本次实验，学生可以深入了解计算机系统的基本组成部分，从而提高对计算机实现原理的认识和理解。
二、实验中设计与实现模型机的步骤1、确定模型机性能要求根据实验要求，我们需要设计出一个能够运行汇编语言程序的模型机。
此时，我们需要确定模型机的性能需求，如运行速度、存储容量和输入输出设备等方面。
2、设计和实现CPU在模型机中，CPU是核心部件，所以首先需要设计和实现CPU。
CPU需要包括寄存器、算术逻辑单元、控制器和取指令等组成部分。
由于我们使用的是逻辑电路实现，所以需要进行逻辑门设计，采用Verilog语言来实现。
3、设计和实现存储器存储器是CPU所需的重要组成部分之一，我们需要为CPU设计实现一套存储器，包括RAM和ROM两部分，其中RAM用于存储数据，ROM用于存储指令。
4、设计和实现输入输出设备在模型机中，输入输出设备也是必不可少的部分。
我们需要设计并实现一套输入输出设备，用于用户输入指令和数据，以及模型机输出结果。
5、编写汇编程序在完成模型机的设计和实现后，我们需要编写汇编程序来测试模型机的功能是否正常。
我们可以编写一些简单的汇编程序来测试模型机的运行速度和结果准确性。
三、实验结果与分析经过实验，我们成功地设计并实现了一套基本模型机，并编写了一些简单的汇编程序进行测试。
模型机具有较高的运行速度和存储容量，并且可以实现输入输出设备的基本功能。
同时，我们也发现了一些问题，如指令与数据存储的冲突等，需要进一步改进。
在完成实验过程中，我们深刻理解了计算机系统的结构和运作原理，提高了对计算机系统的认识和理解能力。
实验四 模型机设计与实现——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。
计算机组成原理课程设计报告(基本模型机设计与实现)
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。
基本模型机系统实验报告
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。
计算机组成原理课程设计报告(基本模型机设计与实现)
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
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。
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____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。
在每一条机器指令的执行过程中，第一个CPU周期，取指令阶段是由下列微指令组成：01 02。
它们完成的操作是：PC AR，M DR，DR IR，PC+1.。