CPU 与简单模型机设计实验
计算机科学与技术系
实 验 报 告
专业名称 计算机科学与技术 课程名称 计算机组成原理 项目名称 CPU 与简单模型机设计实验
班 级
学 号 姓 名
同组人员 无
实验日期 2016.6
一、实验目的与要求
(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。
分析:
1. 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。 2. 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。
微指令:PC->AR,PC加1,MEM->IR,P
微指令:R0->A,R0->B,A加B->R0
四、实验数据和结果分析
实验数据:
结果分析: 00 000001: NOP
通过给定的微地址00,根据实验数据选择对应的微指令NOP ,实现停机操作。 01 006D43:PC->AR,PC加1
通过给定的微地址01,根据实验数据选择对应的微指令PC->AR,PC加1,比较A 、B 、C 三个译码字段的值,选择相应的微命令LDIR 、PC_B和P,实现此次的微指令操作。
03 107070:MEM->IR,P
通过给定的微地址03,根据实验数据选择对应的微指令MEM->IR,P,比较A 、B 、C 三个译码字段的值以及高五位地址,选择相应的微命令LDAR 、CS 和LDPC ,实现此次的微指令操作。 04 002405:R0->B
通过给定的微地址04,根据实验数据选择对应的微指令R0->B,比较A 、B 、C 三个译码字段的值,选择相应的微命令LDB 和R0_B,实现此次的微指令操作。 05 04B201:A 加B->R0
通过给定的微地址05,根据实验数据选择对应的微指令A 加B->R0,比较A 、B 、C 三个译码字段的值,选择相应的微命令LDR0和ALU_B,实现此次的微指令操作。
1D 105141:MEM->PC
通过给定的微地址1D ,根据实验数据选择对应的微指令MEM->PC,比较A 、B 、C 三个译码字段的值,选择相应的微命令L0AD 和LDPC ,实现此次的微指令操作。
30 001404:R0->A
通过给定的微地址30,根据实验数据选择对应的微指令R0->A,比较A 、B 、
C 三个译码字段的值,选择相应的微命令LDA 和R0_B,实现此次的微指令操作。 32 183001:IN->R0
通过给定的微地址32,根据实验数据选择对应的微指令IN->R0,比较A 、B 、C 三个译码字段的值,选择相应的微命令LDR0和IOR ,实现此次的微指令操作。 33 280401:R0->OUT
通过给定的微地址33,根据实验数据选择对应的微指令R0->OUT,比较A 、B 、C 三个译码字段的值,选择相应的微命令IOW 和R0_B,实现此次的微指令操作。
35 000035:NOP
通过给定的微地址35,根据实验数据选择对应的微指令NOP ,实现停机操作。 3C 006D5D:PC->AR,PC加1
通过给定的微地址3C ,根据实验数据选择对应的微指令PC->AR,PC加1,比较A 、B 、C 三个译码字段的值,选择相应的微命令LDAR 、LDPC 和PC_B,实现此次的微指令操作。
五、实验问题分析、思考题与小结
实验问题分析:
本次实验并没有遇到什么问题,和实验四类似的操作,但是就是相关知识没有巩固,所以不能解决老师所提的问题。 思考题:
1. 当前的数据通路是由哪条微指令实现的? 答:R0->B。
2. 当前微指令有几个微命令有效?
答:两个微命令有效,分别是R0_B#和LDB 。 3. 当前微指令的微地址? 答:04。
4. 当前微指令是解释执行哪条机器指令的? 答:ADD 。
5. 当前的微程序有几条微指令? 答:三条。
6. 基本模型机实验执行了几个微程序?实现了哪些功能?
答:五个,实现了IN->R0,R0+R0->R0,R0->OUT,addr->PC、停机等功能。 小结:
操作时得到的实验值和对微指令推断得到的理论值是一致的。说明在实验中没有误操作出现。通过对实验仪的操作与观察,熟悉了微程序控制器对模型机
数据通道的控制,也掌握了4条移位指令的使用。
得分(百分制)
实验报告分析评价