计算机组成原理试验报告.docx

1.寄存器五、实验总结按照实验要求进行连接和操作，对通用寄存器组进行了数据的写入和读出，两组 数据完全对照，得到了预期效果，说明了存入数据的正确性，在整个过程中也对寄存器组的构成 和硬件电路有了更深层次的理解2.运算器五、实验总结基本熟悉了整个实验系统的基本结构， 了解了该实验装置按功能分成几大区， 学会何时 操作各种开关、按键最重要的是通过实验掌握了运算器工作原理，熟悉了算术 /逻辑运算 的运算过程以及控制这种运算的方法， 了解了进位对算术与逻辑运算结果的影响， 对时序是 如何起作用的没太弄清楚，相信随着后续实验的进行一定会搞清楚的3.存储器五、实验总结按照实验要求连接器材设备元件，按照给定步骤进行实验操作通过向静态 RAM中写入数据并读出数据，在INPUT单元输入数并存入地址寄存器，再向相应的地址单元存入数， 验证读出数据时，只需再 INPUT单元输入想要读出单元的地址，再通过片选端 CE读出存储单元内的数据，其中 We=0是控制写端， WE=1控制读，CE低电平有效 实验过程遇到一些问题，对实验内容不是很熟，有待提高4. CPU与简单模型机设计实验一、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、实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套三、实验原理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 5-1-1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5 11基本［TU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（PQ和地址寄存器（AR）集成在一片 CPLD芯片中CLR连接至CON单元 的总清端CLR按下CLR按钮，将使PC清零，LDPC和T3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图为程序计数器fp。

原理图本模型机 JMP,共有五条指令：IN （输入）、ADD （二进制加法） 、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i己符机器指令码说明IN0010 0000IN T R0ADD0000 0000R0 -h R0 ->OUT0011 0000RO -> OCTJMP addrmo 0000 ********addr T PHLT0101 0000停机其中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 5-1-3所示 本实验在前一个实验的基础上增加了三个部件，一是 PC （程序计数器），另一个是AR （地 址寄存器），还有就是MEM （主存） 因而在微指令中应增加相应的控制位，其微指令格式如表 5-1-1所示图5 1 3数据通路图表5」1微指令格式A字段B字段C字段11109选择Q00MOP001ALU_ E010RO_B011保留100保留101保留110PC_B111保百S7£选择000NQF00TP<1>010保留011保留100保留101LDPC1-J保留111保军S322212019IB-1514-1211-9S-65-aU23M22RDI0MA字段B字段C字段当拟定 取指"微指令时，该微指令的判别测试 字段为P<1>测试。

指令译码原理见图3-2-3所示，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高 6位（IR7—IR2）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定微地址单元，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，微程序流程图上的单元地址为 16进制图简单模地机械理序流程图当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表 5-1-2即为将图5-1-4的微程序流程图按微指令格式转化而成的 匕进制微代码表表5/3二进制微代码表地址十六进制高五位S3-S0A字段B字段C字段MA5-MA00000 00 01000000000000000OQ00000010100 60 4300000000011011010100001]0310 70 700001000001110000011100000100 21 050000000000100100000003010501 B2 0100000100101100JO0000011D10 51 410001000001010001010000013000 11 01000000000001Q1Q0000001003218 30 010001100000110000000000013338 01 01001010000000000r 0000013500 00 350000000000000000001101013c00 6D 5D000000000110110101onio]设计一段机器程序，要求从 IN单元读入一个数据，存于 R0,将R0和自身相加，结果 存于R0,再将R0的值送OUT单元显示。

根据要求可以得到如下程序， 地址和内容均为二 进制数00000060o 'j I n -iooa0000000100C0J00000000010OOllOQOO000000111110000000000100OOC00000U00D0101uicijuoo助记符START: INADDOUTHLTSTARTRO说明从TN单元读入数据送R0R和自防相加，结果送R0R的值送OUT电无显示跳转至CIOH地址停机四、实验步骤1 .按图5-1-5连接实验线路2 .写入实验程序，并进行校验，分两种方式，手动写入和联机写入1)手动写入和校验(1)手动写入微程序① 将时序与操作台单元的开关 KK1置为停止档，KK3置为 编程档，KK4置为控 存'档，KK5置为置数档②使用CON单元的SD05--SD00给出微地址，IN单元给出低8位应写入的数据，连续 两次按动时序与操作台的开关 ST,将IN单元的数据写到该单元的低 8位③将时序与操作台单元的开关 KK5置为加1'档④IN单元给出中8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关 ST,将IN单元的 数据写到该单元的中 8位IN单元给出高8位应写入的数据，连续两次按动时序与操 作台的开 关ST,将IN单元的数据写到该单元的高 8位。

⑤ 重复①、②、③、④四步，将表 5-1-2的微代码写入2816芯片中图车IV实物接线图(2)手动校验微程序① 将时序与操作台单元的开关 KK1置为停止档，KK3置为 校验档，KK4置为控 存' 档，KK5置为置数档② 使用CON单元的SD05--SD00给出微地址，连续两次按动时序与操作台的开关 ST,MC单元的指数据指示灯 M7 M0显示该单元的低 8位③ 将时序与操作台单元的开关 KK5置为加1'档④ 连续两次按动时序与操作台的开关 ST, MC单元的指数据指示灯 M15 ——M8显示该单 元的中8位，MC单元的指数据指示灯 M23 M16显示该单元的高 8位⑤重复①、②、③、④四步，完成对微代码的校验如果校验出微代码写入错误，重 新写入、校验，直至确认微指令的输入无误为止3)手动写入机器程序① 将时序与操作台单元的开关 KK1置为停止档，KK3置为 编程档，KK4置为主 存' 档，KK5置为置数档② 使用CON单元的SD07——SD00给出地址，IN单元给出该单元应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关 S1将IN单元的数据写到该存储器单元③将时序与操作台单元的开关 KK5置为加1'档。

④IN单元给出下一地址(地址自动加 1)应写入的数据，连续两次按动时序与操作台 的开 关S1将IN单元的数据写到该单元中然后地址会又自加 1,只需在IN单元输入后续地址的数据，连续两次按动时序与操作台的开关 ST,即可完成对该单元的写入⑤亦可重复①、②两步，将所有机器指令写入主存芯片中4)手动校验机器程序①将时序与操作台单元的开关 KK1置为停止'档，KK3置为校验档，KK4置为主存'档，KK5置为置数档② 使用CON单元的SD07--SD00给出地址，连续两次按动时序与操作台的开关 ST,CPU内总线的指数据指示灯 D7——D0显示该单元的数据③将时序与操作台单元的开关 KK5置为加1'档④ 连续两次按动时序与操作台的开关 ST,地址自动加1, CPU内总线的指数据指示灯D7 ——D0显示该单元的数据此后每两次按动时序与操作台的开关 ST,地址自动加 1,CPU内 总线的指数据指示灯 D7——D0显示该单元的数据， 继续进行该操作，直至完成校 验，如发现 错误，则返回写入，然后校验，直至确认输入的所有指令准确无误⑤亦可重复①、②两步，完成对指令码的校验如果校验出指令码写入错误，重新写入、校验，直至确认指令码的输入无误为止。

2）联机写入和校验联机软件提供了微程序和机器程序下载功能，以代替手动读写微程序和机器程序，但是微 程序和机器程序得以指定的格式写入到以 TXT为后缀的文件中，微程序和机器程序的格式如下：机署指令招式说明:SP KS XX匚凯器指令代以1 十六进制地址 机器指令标志看指台格式设浏二指令代码 十六进制地甩 4指令标志本次实验程序如下，程序中分号 ；'为注释符，分号后面的内容在下载时将被忽略掉:r // 〃；// CFU与简堂博型机实歌指个文件 "////By TangOv 00,,LTD "****也*f ★事***$★* * ***** + '**+*。