CPU与简单模型机实验

1、计算机科学与技术系 实 验 报 告专业名称 软件工程 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 实验日期 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。二、实验逻辑原理图与分析ALUABPCARR0控制器IR译码器INOUTMEM分析：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

2、）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成。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。三、 数据通路图及分析 (画出数据通路图并作出分析)FCALU=XXFZS3S2S1S0A=XXB=XXPC=XXIR=XXR0=XXT4T4CnT4LDALDBLDR0LOAD#R0-B#T3T4控制器LDIRLDPCT3AR=XXPC-B#LDART3MEM=XXOUT=XXIN=XXCSIOR#IOY0IOW#IOY1MR

3、#MW#WRRDIOM译码T3控制信号MR#MW#IOR#IOW#T:XX 微指令：PC->AR,PC加1，MEM->IR,P<1>R0=xxIN=xx 微指令：IN->ROFCALU=XXFZS2S1S0A=XXB=XXR0=XXT4CnT4LDALDBLDR0R0-B#T4 微指令：R0->A,R0->B,A加B->R0R0=XXOUT=XXRO_B#IOY1IOW# 微指令：R0->OUT四、实验数据和结果分析实验数据：地址十六进制高五位S3-S0A字段B字段C字段MA5-MA00000 00 01000000000000000000

4、0000010100 6D 430000000001101101010000110310 70 700001000001110000011100000400 24 050000000000100100000001010504 B2 010000010010110010000000011D10 51 410001000001010001010000013000 14 040000000000010100000001003218 30 010001100000110000000000013328 04 010010100000000100000000013500 00 35000000000000

5、0000001101013C00 6D 5D 000000000110110101011101结果分析：（1）从IN单元读入数据送至AR。首先，AR地址为00，计数器PC加1，机器指令代码送至MEM单元，MEM=20。（2）MEM中的机器指令代码送至IR单元，再到控制器，进行译码操作。 (3)RO寄存器读入IN单元输入的数据（4）AR地址为01，计数器PC加1，机器指令代码送至MEM单元，MEM=00。（5）MEM中的机器指令代码送至IR单元，再到控制器，进行译码操作。（6）将读入的数据送到A暂存器，再送到B暂存器。最后将RO和自身相加，结果送到RO。（7）进行计数译码操作，将RO的值送至OUT单元，输出。（8）再进行计数译码，跳转到00，返回第一条机器指令五、实验问题分析、思考题与小结实验问题分析：在完成实验线路的连接之后，手动写入、校验后发现在连线过程中出现错误导致输入的数据无法传输入RO寄存器中，通过检查线路后发现并进行正确的修改。思考题：1. 当前的数据通路是由哪条微指令实现的？R0->B。2. 当前微指令有几个微命令有效？两个微命令有效，分别是R0_B#和LDB。3. 当前微指令的微地址？04。4. 当前微指令是解释执行哪条机器指令的？ADD。5. 当前的微程序有几条微指令？三条。6