計算機組成原理實驗報告材料四基本模型機設計與實現(xiàn)

實用標準文案實用標準文案精彩文檔精彩文檔實用標準文案精彩文檔計算機組成原理實驗報告學院:計算機科學與信息專業(yè)：班級：姓名姓名學號實驗組實驗時間指導教師成績實驗項目名稱實驗四、基本模型機設計與實現(xiàn)實驗目的1.在掌握部件單元電路實驗的基礎上，進一步將其組成系統(tǒng)地構造一臺基本模型計算機。2.為其定義五條機器指令，并編寫相應的微程序，上機調試掌握整機概念。實驗原理本次實驗將在微程序控制下自動產(chǎn)生各部件單元的控制信號，實現(xiàn)特定指令的功能。這里，計算機數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器來完成，CPU從內存中取出一條機器指令到指令執(zhí)行結束的一個指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機器指令對應一個微程序。本實驗采用五條機器指令：IN（輸入）、ADD（二進制加法）、STA（存數(shù)）、OUT（輸出）、JMP（無條件轉移），其指令格式如下（前八位為操作碼）：助記符機器指令碼說明INR0，SW00000000"INPUTDEVICE"ADDR0,addr00010000××××××××R0+[addr]-->R0STAaddr,R000100000××××××××R0-->[addr]OUTBUS,addr00110000××××××××[addr]-->BUSJMPaddr01000000××××××××addr-->PC其中IN為單字節(jié)（其中IN為單字節(jié)（8位），其余為雙字節(jié)指令，××××××××為addr對應的二進制地址碼。根據(jù)以上要求設計數(shù)據(jù)通路框圖，系統(tǒng)涉及到的微程序流程見下圖，當擬定“取指”微指令時，該微指令的判別測試字段為P（1）測試。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）的測試結果出現(xiàn)多路分支。本機用指令寄存器的前四位（IR7-IR4）作為測試條件，出現(xiàn)5路分支，占用5個固定微地址單元，最多可出現(xiàn)16路分支。當全部微程序設計完畢后，應將每條微指令代碼化，實驗書P63-64表（一）即為將下圖的微程序流程圖按微指令格式轉化而成的“二進制微代碼表”。指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進制數(shù)構成，為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對操作碼進行測試P（1），通過節(jié)拍脈沖T4的控制以便識別所要求的操作?！爸噶钭g碼器”根據(jù)指令中的操作碼譯碼，強置微控器單元的微地址，使下一條微指令指向相應的微程序首地址。本系統(tǒng)有兩種外部I/O設備，一種是二進制代碼開關，它作為輸入設備（INPUTDEVICE）；另一種是LED塊，它作為輸出設備（OUTPUTDEVICE）。實用標準文案實用標準文案精彩文檔精彩文檔實用標準文案精彩文檔P0209P0209地址機器代碼P0320P※※※※P040B機器代碼P0530程序地址P060A機器指令P0740P0800P0955P0AAAM0000000080M※※※※※※※※※※M0100600640地址微指令代碼M0280100804M※※※※※※※※※※M038040002032位微控制代碼M04800800A0微程序地址(偏移地址)M0500040160微指令M0629820280M0780400010M0880010180M0980400050M0A80000080M0BC0200080M0C080007B0M2000020480M21006006C0M22006006E0M2300600690M2300600690M24006006D0注意：控存實際地址＝段地址＋偏移地址，四個控存的段地址為00，40H，80H，C0H，這在鍵盤輸入微程序時要注意控存實際地址計算。SW輸入值為F0，0B單元存儲內容為FF。3．運行程序①單步微程序鍵入數(shù)字鍵00（PC地址從00H開始），然后每按動一次“單步”（STEP）命令鍵，運行一條微指令。其運行結果見實驗結果部分。②單步機器程序鍵入數(shù)字鍵00H（PC地址），然后每按動一次“宏單”（SCAL）命令鍵，運行一條機器指令。其運行結果見實驗結果部分。③程序運行與暫停鍵入數(shù)字鍵00H（PC地址），然后按動“運行”（EXEC）命令鍵使模型機進入實時運行狀態(tài)；在實時運行狀態(tài)按動“PAUSE”鍵（暫停鍵）執(zhí)行暫停命令，使模型機進入停機狀態(tài)。其運行結果見實驗結果部分。4．根據(jù)如下給出的機器指令助記符，寫出與該機器指令助記符相對應的機器程序及微程序的代碼，并記錄下在“單步機器程序”方式下的運行結果。助記符號說明INR1，SW“INPUTDEVICE”R1SUBR1,09HR1-[09H]R1STAOAH,R1R1[0AH]修改后的微程序為：M2000001480修改后的微程序為：M2000001480M0500041160M0606801280M0880010580M00042160M06161880M0BC02000805.運行程序單步機器程序運行：鍵入數(shù)字鍵00H（PC地址），然后每按動一次“宏單”（SCAL）命令鍵，運行一條機器指令。其運行結果見實驗結果部分。實實驗結果1．原實驗代碼單步微程序運行結果：（填入具體實驗結果）μA（微地址）PC地址存儲器地址當前總線內容01000AFF0201000120010000010100000202010221020110030302030403095505030955060309FF0103095502040304220403200105040508050600010506FF02060506230605300907060700A070AAA01070AAA02080708240807400B0908090100080002010001200100002．原實驗代碼機器程序運行結果：μA（微地址）PC地址存儲器地址當前總線內容02010001060309FF2204032009070607010008003．原實驗代碼“程序運行與暫停”方式運行結果：（隨機五條）4．修改要求后實驗代碼機器程序運行結果：μA（微地址）PC地址存儲器地址當前總線內容01010001010359060105065601070AAA01000800μA（微地址）PC地址存儲器地址當前總線內容0101008F020201020705048F0105062201000800實驗總結系統(tǒng)在全速運行狀態(tài)下按單步，宏單步命令下，所顯示格式是：最左邊一、二位顯示下一條微地址；左邊第三、四位顯示的是PC的指針指；第五、六位顯示存儲器地址（地址總線內容）；第七八位顯示模型機當前總線的內容。在單步及其程序運