使用简单的计算机指令编写以下程序代码 D,简单实验计算机组成及程序运行实验.doc...

简单实验计算机组成与程序运行实验

一、实验目的

组成一个简单的计算机整机系统—模型机，输入程序并运行

了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程

定义五条机器指令，编写相应微程序并具体上机调试

二、预习要求：

复习计算机组成的基本原理；

预习本实验的相关知识和内容

三、实验设备：

EL_JY_II8型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。

四、模型机结构：

模型机结构框图见图6—1.

五、工作原理：

前几个实验中，控制信号是由实验者用逻辑开关来模拟的，而这次实验，是在微程序控制下自动产生各部分的控制信号，实现特定指令的功能。CPU从内存取出一条机器指令到执行结束的一个指令周期，是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。

1.本实验采用五条机器指令：其指令格式如下(前4位为操作码)：

功能机器指令码说 明IN

0000 0000“D_INPUT”中的开关状态→R0ADD addr0001 0000xxxxxxxxR0+[addr]→R0STA addr0010 0000xxxxxxxxR0→[addr]OUT addr0010 0000xxxxxxxx[addr]→BUSJMP addr0100 0000xxxxxxxx[addr]→PC其中IN为单字长(8位)，其余为双字长指令，xxxxxxxx为addr为对应的二进制地址码。

2.为了向RAM中装入程序和数据，检查斜土是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制操作微程序。

存储器读操作(MRD)：拨动总清开关CLR后，控制开关CA1、CA2为“00”时，按“启动”微动开关，可对RAM连续手动读操作。

存储器写操作(MWE)：拨动总清开关CLR后，控制开关CA1、CA2为“10”时。按“启动”微动开关，可对RAM连续手动写入。

启动程序(RUN)：拨动总清开关CLR后，控制开关CA1、CA2为“11”时按“启动”微动开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。

LPC

数据总线(D-BUS)

ALU-G

LOAD PC-G

S3S2S1S0

MCN ALU

LAR

地址总线(ADDR-BUS)

READ

LDR1 LDR2 WRITE

LDR0 R0-G

C-G

W/R

控制门

数据 LED-G

控制信号

微指令字长共24位，其控制位顺序如下：

24232221201918171615 14 1312

11

109

8

76

54321S3S2S1S0MCnWE1A1BF1F2F3uA

5uA

4uA

3uA2uA1uA0

其中Ua5_uA0为6位的后续微地址，F1、F2、F3为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。F3字段中的P(1)_P(4)是四个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。

F1、F2、F3三个字段的编码方案如表6—1：

F1字段F2字段F3字段15 14 13选择12 11 10 选择9 8 7选择