计算机组成原理实验报告基本模型机和复杂模型机的设计

一.设计目的

1.在掌握部件单兀电路实验的基础上，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5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

二.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。

三.概要设计

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:拨动总清幵关CLR后,控制台幵关SWB,SWAT' 0 0 ”时，按START微动幵关，可对RAMS续手动读操作.

存储器写操作:拨动总清幵关CLR后，控制台幵关SWB SW置为” 0 1”时，按START微动幵关可对RAM进行连续手动写入.

启动程序:拨动总清幵关CLR后，控制台幵关SWB SWA置为“ 1 1 ”时，按

START微动幵关，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幵关SWB SWA勺状态来设置，其定义如下

表3-1读写变化

根据以上要素设计数据通路框图，如图3-1 :

表3-2微代码的定义

表3-3 A，B, P字段内容

A字段 B 字段P 字段

当拟定“取指令”微指令时，该微指令的判别测试字段为P1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P1测试结果出现多路分支。

本次课程设计用指令寄存器的前4位（17-14 ）作为测试条件，出现5路分支，占

用5个固定微地址单元。

控制台操作为P4测试，它以控制台幵关SWB SWA乍为测试条件，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，剩下的其他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。

控制台

00

20

27 0 0 0 0 0 1

1 0

0 0 0

1 0 1

0 0 0

0 1 0 0

1

30 0 0 0 0 0 1

0 1

0 0 0

1 0 1

0 0 0

0 1 0 0 0

1

1

四.详细设计 UNIT

TS4 口

JJ

BUN^ B O

--- B 7=

I J3

fW^ T3 T2 Ti —

EF

M18| SE(* 匚M19 TS3

T S2 SWB I

S

WAE6 IUWI

TCH

SW B I7 LDR0 O-

OA DPC I MICRO-CONT

AD7H

A7

A

CE I I I CN -DDR1 DDR2 ^D° 上图为本实验的连线图 五•测试数据及运行结果

RE GBU NII :DAB 7 D

PC -

B O L DPC

SE1 LDDR1 口 LDDR2 P(1) PS ALU-B LDIP

P (H

SE1

U NNT

LDIR

口

DO SW-B

UNIT

Y1 iNpDT DEVICE A D

Y2

D O

L E D-B

正常测试数据（3 组）及运行结果；

输入：03 结果：04

输入：02 结果：03

输入：07 结果：08

六．调试情况，设计技巧及体会

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。

七．参考文献计算机组成原理实验指导书西安邮电学院计算机系邢高峰牛晓晨王劲松计算机组成原理白中英科学出版社八．附录：源代码（电子版）

本实验采用5 条指令实现加1 操作，设计机器指令如下：地址内容助记符说明？OOOOIN;输入幵关数据T R0,采集数据0110ADD[0AH] ; R0+[0AH]T RO

020A;地址

0320STA[0BH] ; R(H[0BH]

040B;地址

05300UT[0BH] ; [0BH] —BUS输出显示

060B;地址

0740JMP[08H] ；00H—>pc

0800 ；地址

09

0A01 ;自定

0B ;求和结果

复杂模型机的设计

. 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复杂的模型计算机；

2. 在基本指令的基础上，进行扩充指令并编写相应的微程序，具体上机调试

掌握整机概念

二. 设计内容

设计一个必须包含IN、OUT STA ADD JMP指令的复杂指令模型机，指令种

类自己决定，至少包括5 条。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

三．概要设计