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