計(jì)算機(jī)組成原理上機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-資料下載頁
2025-01-21 18:50本頁面
【正文】 控器單元微地址鎖存器的強(qiáng)置端輸出，指令譯碼邏輯在 IR 單元的 INS_DEC（GAL20V8）中實(shí)現(xiàn)。從圖 42 中也可以看出，微控器產(chǎn)生的控制信號比表 41 中的要多，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的不同，所需的控制信號也不一樣，本實(shí)驗(yàn)只用了部分的控制信號。本實(shí)驗(yàn)除了用到指令寄存器（IR）和通用寄存器 R0 外，還要用到 IN 和 OUT 單元，從微控器出來的信號中只有 IOM、WR 和 RD 三個信號，所以對這兩個單元的讀寫信號還應(yīng)先經(jīng)過譯碼，其譯碼原理如圖 44 所示。IR 單元的原理圖如圖 45 所示，R0 單元原理如圖 47 所示，IN 單元的原理圖見圖 43 所示，OUT 單元的原理圖見圖 46 所示。圖 43 指令譯碼原理圖 圖 44 讀寫控制邏輯 圖45 IR單元原理圖 實(shí)驗(yàn)中機(jī)器指令由 CON 單元的二進(jìn)制開關(guān)手動給出，其余單元的控制信號均由微程序控制器自動產(chǎn)生，為此可以設(shè)計(jì)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)通路圖，見圖 48 所示。圖 48 數(shù)據(jù)通路圖 通過本次試驗(yàn)，我學(xué)習(xí)到了微程序控制器的組成原理及其編制、寫入。每一條控制代碼，都是由幾個控制代碼組合而成，這用到了前面幾次實(shí)驗(yàn)的知識，也讓我掌握了自己編寫控制代碼的能力，感覺這次實(shí)驗(yàn)中收獲良多，相信對最后一次實(shí)驗(yàn)會有很大的幫助。實(shí)驗(yàn)五 簡單模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 掌握一個簡單CPU的組成原理（2） 在掌握部件單元電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其構(gòu)造成一臺基本模型計(jì)算機(jī)（3） 為其定義五條機(jī)器指令，編寫相應(yīng)的微程序，并上機(jī)調(diào)試掌握整機(jī)概念用所設(shè)計(jì)的5條機(jī)器指令編寫一匯編語言程序，運(yùn)行該程序并觀察程序運(yùn)行的結(jié)果。要求該程序必須包含IN、ADD、OUT、JMP、HLT指令并且程序的長度在6條指令以上。設(shè)計(jì)一段機(jī)器程序，要求從 IN 單元讀入一個數(shù)據(jù)，存于 R0，將 R0 和自身相加，結(jié)果存于R0，再將 R0 的值送 OUT 單元顯示。簡單模型機(jī)微程序流程圖本實(shí)驗(yàn)要實(shí)現(xiàn)一個簡單的 CPU，并且在此 CPU 的基礎(chǔ)上，繼續(xù)構(gòu)建一個簡單的模型計(jì)算機(jī)。CPU 由運(yùn)算器（ALU）、微程序控制器（MC）、通用寄存器（R0），指令寄存器（IR）、程序計(jì)數(shù)器（PC）和地址寄存器（AR）組成,如圖 511 所示。這個 CPU 在寫入相應(yīng)的微指令后，就具備了執(zhí)行機(jī)器指令的功能，但是機(jī)器指令一般存放在主存當(dāng)中，CPU 必須和主存掛接后，才有實(shí)際的意義，所以還需要在該 CPU 的基礎(chǔ)上增加一個主存和基本的輸入輸出部件，以構(gòu)成一個簡單的模型計(jì)算機(jī)。除了程序計(jì)數(shù)器（PC），其余部件在前面的實(shí)驗(yàn)中都已用到，在此不再討論。系統(tǒng)的程序計(jì)數(shù)器（PC）和地址寄存器（AR）集成在一片 CPLD 芯片中 。CLR 連接至 CON 單元的總清端CLR，按下 CLR 按鈕，將使 PC 清零，LDPC 和 T3 相與后作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時鐘，當(dāng) LOAD為低時，計(jì)數(shù)時鐘到來后將 CPU 內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)打入 PC。圖 52 程序計(jì)數(shù)器(PC)原理圖本模型機(jī)和前面微程序控制器實(shí)驗(yàn)相比，新增加一條跳轉(zhuǎn)指令 JMP，共有五條指令：IN（輸入）、ADD（二進(jìn)制加法）、OUT（輸出）、JMP（無條件轉(zhuǎn)移），HLT（停機(jī)），其指令格式如下（高４位為操作碼）：其中 JMP 為雙字節(jié)指令，其余均為單字節(jié)指令，********為 addr 對應(yīng)的二進(jìn)制地址碼。微程序控制器實(shí)驗(yàn)的指令是通過手動給出的，現(xiàn)在要求 CPU 自動從存儲器讀取指令并執(zhí)行。根據(jù)以上要求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通路圖，如圖 53 所示。圖 53 數(shù)據(jù)通路圖本實(shí)驗(yàn)在前一個實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了三個部件，一是 PC（程序計(jì)數(shù)器），另一個是 AR（地址寄存器），還有就是 MEM（主存）。因而在微指令中應(yīng)增加相應(yīng)的控制位，其微指令格式如表51 所示。通過本次實(shí)驗(yàn)我了解到了微程序和微指令與微程序之間的關(guān)系，這幾次實(shí)驗(yàn)中我獲益良多，平時我們能見到的都是計(jì)算機(jī)的外部結(jié)構(gòu)，在計(jì)算機(jī)組成原理的學(xué)習(xí)中，逐步對計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了一些了解，但始終都停留在理論階段。而在簡單模型機(jī)設(shè)計(jì)中，讓讓我對運(yùn)算器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了更深的了解，并且對計(jì)算機(jī)組成原理也有了更深層次的理解，同時這次課程設(shè)計(jì)還鍛煉了我的實(shí)驗(yàn)動手能力，也培養(yǎng)了我的認(rèn)真負(fù)責(zé)的科學(xué)態(tài)度。
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