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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

位23222120191817161514131211109876543210控制信号S3S2S1S0M-Cn-CEWELOADLDR0LDDR1LDDR2LDIRLDPCLDAR-ALU_BUS-PC_BUS-SW_BUS-RO_BUSP(1)uA3uA2uA1uA0

1.5 微程序流程图：

图2 微程序流程图

1.6微程序代码表

位23 22 21 20 19 1817161514131211109876543210微地址S3 S2 S1 S0 M -CN-CEWELOADLDR0LDDR1LDDR2LDIRLDPCLDAR-ALU_B-PC_B-SW_B-RO_BP(1)uA3uA2uA1uA00 00000011010000111011000010 10000010010001001111110000 20000010010000011111000110 30000010010010001111001000 40000011010100001110001010 51001001011000000111000000 60000010010000011111001110 70000010110000001110000001 00000011011000001101000001 10000011010000111011000101 20000011010000111011001101 30000011010000111011011011 40000011010000111011011111 50000010010000101111011101 60000011010000001111000001 70000010000000101111000001.7 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)：

IN000XXXXX8bitADD001XXXXX A16bitSTA010XXXXX A16bitOUT011XXXXX A16bitJMP100XXXXX A16bit

RAM中装入的程序和数据(其中，地址为8进制)：

地址内容含义00IN(开关数据自定)01ADD0212