广东海洋大学计算机组成课程实习报告课程方案

本科生课程实习

课程题目：基本模型机的设计与实现

课程名称计算机组成原理学生姓名 学生学号 所在专业计算机科学与技术所在班级 指导教师彭小红职称成绩

目录

1设计任务与要求1

1.1设计目的1

1.2 设计内容1

1.3 设计要求1

2.1 主要使用芯片2

2.2 基本原理2

3.1 程序流程图3

3.2 接线图4

3.3 模块功能5

4.1 测试过程6

4.2 测试结果7

题目

设计任务与要求

设计目的

综合运用所学过的计算机原理知识，设计并实现用微程序控制器控制模型机的数据通路，掌握运用计算机原理知识解决问题和设计指令程序的能力。

1.2 设计内容

通过自己设计微指令，同时设计了7条机器指令：IN(输入)、ADD(相加)、AND(逻辑与)、STA(存数)、SUB(相减)、NOT(取反)、JMP(无条件转移)，然后输 入数据来验证这些操作。

1.3 设计要求

设计一个完整的程序，程序至少有IN，ADD，STA，OUT，JMP等指令，在此的基础上再多几条指令，使它完成更多的功能。

2 设计思想

2.1 主要使用芯片

74181算术运算器ALU、74374寄存器堆R0、74161程序计数器、74273地址寄存器AR、74273指令寄存器IR。

2.2 基本原理

A.微程序控制的基本思想:

1. 若干微命令编制成一条微指令，控制实现一步操作；

2. 若干微指令组成一段微程序，解释执行一条机器指令；

3. 微程序事先存放在控制存储器中，执行机器指令时再取出。

B.基本组成:控制存储器，微指令寄存器，微地址寄存器，地址转移逻辑控制存储器(CM)用来存放实现全部指令系统的微程序，位于CPU中。它是一种只读型存储器，要求速度快，读出周期短微指令寄存器存放当前由控制存储器读出的一条微指令信息，分为微地址存器和微命令寄存器两个部分。其中微地址寄存器决定将要访问的下一条微指令的地址，微命令寄存器则保存一条微指令的操作控制字段和判别测试字段(P)的信息地址转移逻辑自动完成修改微地址的任务。微程序控制计算机的工作过程下面通过计算机启动、执行程序直到停机的过程，来说明微程序是如何控制计算机工作的计算机加电以后，首先由复位信号(Reset)将开机后执行的第一条指令的地址送入PC内，同时将一条"取指"微指令送入微指令寄存器中，并将其他一些有关的状态位或寄存器置于初始状态。当电压达到稳定值后，自动启动计算机，产生节拍电位和工作脉冲。为保证计算机正常工作，电路必须保证开机后第一个机器周期信号的完整性，在该CPU周期末，产生开机后第一个工作脉冲。然后计算机开始执行程序，不断地取出指令、执行指令。

程序可以存放在固定存储器中，也可以利用固化在只读存储器(ROM)中的一小段引导程序，将要执行的程序和数据从外部设备调入主存。实现各条指令的微程 序是存放在微程序控制器中的。当前正在执行的微指令从微程序控制器中取出后放 在微指令寄存器中，由微指令的控制字段中的各位直接控制信息和数据的传送，并 进行相应的处理。当遇到停机指令或外来停机命令后，应该待当前这条指令执行完 毕后再停机或至少在本机器周期结束时停机。要保证停机后，重新启动计算机能继 续工作而且不出现任何错误。

KT控制台

00

00

20

KWE(01)KRD(00)RF(11)

21 20 23

24 22

01

RP

01

02

10

INADD AND STA JMP

1011121314

03072527

01

04

152601

05

0916

0601

17

01

01

3.2 接线图