科 技 学 院
综合实验报告
( 20 -- 20 年度第 一 学期)
名 称： 计算机组成原理综合实验 题 目： 控制器实验 院 系： 信息工程系 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 李梅 王晓霞 设计周数：
成 绩：
日期： 年 月
一、目的与要求
1. 熟悉教学计算机的指令格式、指令编码、寻址方式和指令功能等内容；
2. 熟悉教学计算机的总体组成和各个部件的运行原理，理解控制器部件在计算机系统中的作用。
3. 理解和熟悉指令执行步骤的划分方案； 4. 对微程序控制器：
1) 熟悉教学计算机的微指令格式和各个字段的控制功能，理解微指令下地址字段的作用，并学会使用这个字段解决微指令之间的接续关系。
2) 熟悉教学计算机的微程序控制器的组成和运行原理，学习设计微程序控制器的 过程和方法。 5. 对组合逻辑控制器：
1) 熟悉教学组合逻辑控制器的各个控制字段的组成及其控制功能，理解节拍发生器线路设计和控制作用，并学会依照指令内容和节拍状态信号写出每一位控制信号的逻辑表达式。
2) 熟悉教学计算机的微程序控制器的组成和运行原理，学习设计组合逻辑控制器的过程和方法。
二、实验正文
1． 扩展指令怎样写到存储单元中，怎样执行测试？
扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行有扩展指令的程序。
2． 进行指令的扩展时，在指令格式、功能、执行流程设计过程中必须遵从哪些约束条
件？
a) 确定指令格式和功能，要受到教学机已有硬件的约束，应尽量与已实现指令的
格式和分类办法保持一致；
b) 划分指令执行步骤并设计每一步的执行功能，设计节拍状态的取值，应参照已
实现指令的处理办法来完成，特别要注意的是，读取指令的节拍只能用原来已实现的，其他节拍的节拍状态也应尽可能地与原用节拍的状态保持一致和相近； c) 在指令流程表中填写每一个控制信号的状态值，基本上是个查表填数的过程，
应该特别仔细，并有意识地体会这些信号的控制作用；
d) 在给出的mach的源文件中添加扩展指令的控制信号的逻辑表达式，编译适配后
下载到MACH器件中；
e) 写一个包含你设计的指令的程序，通过运行该程序检查执行结果的正确性，初
步判断你的设计是否正确；如果有问题，通过几种办法查出错误并改正，（比如手动置指令，单步调试每个节拍对应的控制信号）继续调试，直到完全正确。
3． 组合逻辑控制器指令为什么划分成A、B、C、D共4组。画出各自的流程。
1000 按RESET键 读取指令0000 AR ? PC， PC ? PC+1 0010 读内存， IR ? 读出指令 A组指令 0011 寄存器之间的 数据运算或传送 B、C、D组指令 检查有无
无 0110 传送地址 AR ? 地址 C组指令 0111 传送地址 AR ? 地址 D组指令 0101 0100 中断请求 B组指令 读、写内存 或读、写外设 读写内存 或寄存器间传送
4．组合逻辑控制器实验中，单步方式下，通过指示灯观察上面扩展的几条扩展指令的
控制信号是否与设计的一致。 1） 观察A组指令中的ADC指令：
<1> 置拨动开关SW=00100000 00010000；
<2> 先按“RESET”按键；再连续按“START”按键，观察每一步的节拍及控制信号如
下表：
节拍 指令 编码 /MIO REQ /WE A 1000 0000 0010 B Sci SSH I8-6 I5-3 I2-0 SST DC1 DC2 0011 ADC 0010 0000
2） 观察A组指令中的STC指令：
<1> 置拨动开关SW=01101101 00000000；
<2> 先按“RESET”按键；再连续按“START”按键，观察每一步的节拍及控制信号如
下表。 节拍 指令 编码 /MIO REQ /WE A 1000 0000 0010 B Sci SSH I8-6 I5-3 I2-0 SST DC1 DC2 0011 STC 0110 1101 同样的方法给出其他扩展指令的控制信号。
节拍 指令 编码 /MIO REQ /WE A 1000 0000 0010 B Sci SSH I8-6 I5-3 I2-0 SST DC1 DC2 0011 SBB
节拍 指令 编码 1000 0000 0010 /MIO REQ /WE A B Sci SSH I8-6 I5-3 I2-0 SST DC1 DC2 0011 NOT 节拍 指令 编码 1000 0000 0010 /MIO REQ /WE A B Sci SSH I8-6 I5-3 I2-0 SST DC1 DC2 0011 CLC 9.用教学机已实现的基本指令和扩展的几条指令编写程序并运行，测试扩展的几条指令是否正确。
1）测试ADC和STC指令，给出测试结果。
2）测试SBB和CLC，给出测试结果。
5．微程序控制器实验中，单步方式下，通过指示灯观察上面扩展的几条扩展指令的控制信号是否与设计的一致。
1）扩展几条指令，确定各步的控制信号。 指令 操作功能 微址 下址 CI3~0 SCC3~0 ADC DR+SR+CF→DR STC STC MRW I2~0 I8~6 I5~3 B口 A口 SST SSH Sci DC2 DC1 LDRA PC→AR PC+1→PC MEM→AR MEM→DR CALR SP-1→SP、AR PC→MEM SR→PC 2）测试扩展的指令，给出实验结果。
三、综合实验总结
1． 组合逻辑控制器指令扩展和微程序控制器指令的扩展有何异同点？
2． 心得体会