1、 1 计算机组成原理计算机组成原理 课程设计报告 学 院： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 2013 年 1 月 5 日 2 目录目录 一、实验目的3 二、实验设备3 三、实验原理3 1. 微程序控制电路 3 2、微指令格式. 4 3、三条机器指令 5 4、微程序流程图 6 四、实验步骤7 1、连接实验线路 7 2、根据指令系统编写程序 8 3、运行程序 9 五、心得体会. 10 3 一、实验目的一、实验目的 1. 掌握微程序控制器的组成原理。 2. 掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行。 3. 在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，将第一部分中的各单元组 成系统，构
2、造一台基本模型计算机。 4. 根据定义的五条机器指令，编写相应的微程序，并运行，形成整机概念。 二、二、实验设备实验设备 EL-JY-II 型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。 三、三、实验原理实验原理 1.微程序控制电路微程序控制电路 图中运算器 ALU 由 U7U10 四片 74LS181 构成，暂存器 1 由 U3、U4 两片 74LS273 构成，暂存器 2 由 U5、U6 两片 74LS273 构成。微控器部分控存由 U13U15 三片 2816 构 成。除此之外，CPU 的其它部分都由 EP1K10 集成（其原理见系统介绍部分） 。 存储
3、器部分由两片 6116 构成 16 位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间 为 00HFFH。 输出设备由底板上的四个 LED 数码管及其译码、驱动电路构成，当 D-G 和 W/R 均为低电 平时将数据总线的数据送入数码管显示。在开关方式下，输入设备由 16 位电平开关及两个 三态缓冲芯片 74LS244 构成，当 DIJ-G 为低电平时将 16 位开关状态送上数据总线。在键盘 方式或联机方式下，数据可由键盘或上位机输入，然后由监控程序直接送上数据总线，因而 外加的数据输入电路可以不用 注：本系统的数据总线为注：本系统的数据总线为 16 位，指令、地址和程序计数器均为位，指令、地址和
4、程序计数器均为 8 位。当数据总线上的位。当数据总线上的 数据打入指令寄存器、地址寄存器和程序计数器时，只有低数据打入指令寄存器、地址寄存器和程序计数器时，只有低 8 位有效位有效。 4 图 1.微程序控制电路微程序控制电路 2、微指令格式微指令格式 本系统设计的微程序字长共 24 位，其控制位顺序如下： 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 M Cn WE 1A 1B F1 F2 F3 uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0 、三个字段的编码方案如表 1： F1 字段 F2
5、 字段 F3 字段 15 14 13 选择 12 11 10 选择 9 8 7 选择 0 0 0 LDRi 0 0 0 RAG 0 0 0 P1 0 0 1 LOAD 0 0 1 ALU-G 0 0 1 AR 0 1 0 LDR2 0 1 0 RCG 0 1 0 P3 0 1 1 自定义 0 1 1 自定义 0 1 1 自定义 1 0 0 LDR1 1 0 0 RBG 1 0 0 P2 1 0 1 LAR 1 0 1 PC-G 1 0 1 LPC 1 1 0 LDIR 1 1 0 299-G 1 1 0 P 4 5 1 1 1 无操作 1 1 1 无操作 1 1 1 无操作 表表 1 系统涉及
6、到的微程序流程见图 8-2（图中各方框内为微指令所执行的操作，方框外的（图中各方框内为微指令所执行的操作，方框外的 标号为该条标号为该条微指令所处的八进制微地址）微指令所处的八进制微地址） 。控制操作为 P4 测试，它以 CA1、CA2 作为测试 条件， 出现了写机器指令、 读机器指令和运行机器指令 3 路分支， 占用 3 个固定微地址单元。 当分支微地址单元固定后， 剩下的其它地方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意 填写。 机器指令的执行过程如下：首先将指令在外存储器的地址送上地址总线，然后将该地 址上的指令传送至指令寄存器，这就是“取指”过程。之后必须对操作码进行 P1 测试，根 据指令的译码将后续微地址中的某几位强制置位，使下一条微指令指向相应的微程序首地 址，这就是“译码”过程。然后才顺序执行该段微程序，这是真正的指令执行过程。 在所有机器指令的执行过程中， “取指”和“译码”是必不可少的，而且微指令执行的操作 也是相同的，这些微指令称为公用
