CPU与简单模型机设计实验报告样稿.doc

计算机科学和技术系
实 验 报 告
专业名称 计算机科学和技术
课程名称 计算机组成和结构
项目名称 CPU和简单模型机设计试验
班 级
学 号
姓 名
同组人员 无
试验日期 -11-15
一、试验目标
；
，深入将其结构一台基础模型计算机；
，编写对应微程序，并上机调试掌握整机概念。
二、试验逻辑原理图和分析
试验逻辑原理图及分析
本试验要实现一个简单CPU，而且在此CPU基础上，继续构建一个简单模型计算机。CPU由运算器（ALU）、微程序控制器（MC）、通用寄存器（RO）、指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成，图下图所表示。这个CPU在写入对应微指令后，就含有了实施机器指令功效，不过机器指令通常存放在主存当中，CPU必需和贮存挂接后，才有实际意义，所以还需要在该CPU基础上增加一个主存和基础输入输出部件，以组成一个简单模型计算机。
基础CPU组成原理图
系统程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）集成在一片CPLD芯片中。CLR连接至CON单元纵情断CLR，按下CLR按钮，将是PC清零，LDPC和T3相和后作为计数器计数时钟，当LOAD为低时，计数时钟到来后将CPU内总线数据打入PC。
程序计数器(PC)原理图
逻辑原理图分析
本模型机；和前面微程序控制器试验相比，新增加一条跳转指令JMP，供有五条指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、OUT（输出）、JMP（无条件转移）、HLT（停机）、其指令格式瑞霞（高4为为操作码）：
助记符
机器指令码
说明
IN
0010 0000
IN->RO
ADD
0000 0000
RO+RO->RO
OUT
0011 0000
RO->OUT
JMP addr
1110 0000
********
addr->PC
HLT
0101 0000
停机
其中JMP为双字节指令，其它均为单字节指令，********为addr对应二进制地址码。微程序控制器试验指令是经过手动给出，现在要求CPU自动从存放器读取指令并实施。
系统包含到微程序步骤以下图所表示，当确定“取指”微指令时，该微指令判别测试字段为P<1>测试。因为“取指”微指令是全部微程序全部使用公用微指令，所以P<1>测试结果出现多分支。本机用指令寄存器高6位（IR7—IR2）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定为地址单元，剩下其它地方就能够一条微指令占用控制一个微地址单元随意填写，微程序步骤图上期望地址为16进制。
当全部为程序设计完成后，应将每条微指令代码化，下表即为将下图微程序步骤图按微指令格式转化而成
“二进制微代码表”。

简单模型机微程序步骤图
二进制微代码表
地址
十六进制
高五位
S3—S0
A字段
B字段
C字段
MA5-MA0
00
00 00 01
00000
0000
000
000
000
000001
01
00 6D 43
00000
0000
110
110
101
000011
03
10 70 70
00010
0000
111
000
001
110000
04
00 24 05
00000
0000
010
010
000
000101
05
04 B2 01
00000
1001
011
001
000
000001
1D
10 51 41
00010
0000
101
000
101
000001
30
00 14 04
00000
0000
001
010
000
000100
32
18 30 01
00000
0000
011
000
000
000001
33
28 04 01
00000
0000
000
010
000
000001
35
00 00 35
0000