合肥工业大学计算机组成原理实验报告(6)

2018-11-23 13:00

IN OUT ADD 使用二位数码管显示8位数据 同时使用二位数码管、8个发光二极管显示8位数据

使用8个发光二极管最多显示8位数据

扩展区电路(辅助电路)

助记符 HALT 机器指令码 1111 1111 1010 1100 说明 0000 0000 IN -> R0 1010 1000 R0 + R0 -> R0 R0 -> OUT 停机 实验中机器指令码由开关区的拨动开关手动给出,其它控制信号由uM单元自动产生,为此实验设计的通路图如下:

本实验安排了四条机器指令,分别为ADD(0000 0000)、IN(1010 1000)、OUT(1010 1100)和HALT(1111 1111),括号中为各指令的二进制代码,指令格式如下:

数据通路图

几条机器指令对应的参考微程序流程图如下图所示。图中一个矩形方框表示一条微指令,方框中的内容为该指令执行的微操作,右上角的数字是该条指令的微地址,右下角的数字是该条指令的后续微地址,所有微地址均用16进制表示。向下的箭头指出了下一条要执行的指令。取指后译码,根据条件使微程序产生分支。

微程序流程图

将全部微程序按微指令格式变成二进制微代码: 地址 00 08 09 0A 14 16 3F HEX 6F0ED001 3B0AF009 5D0AF00A 7E4AF800 7F49C000 7D09A000 7F0AF03F 高八位 6F 3B 5D 7E 7F 7D 7F A字段 00 00 00 01 01 00 00 21,19-12位 0 11101101 0 10101111 0 10101111 0 10101111 0 10011100 0 10011010 0 10101111 二进制微代码表

CN_I 0 0 0 0 0 0 0 S3-S0 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 uM_PC7..uM_PC0 01 09 0A 00 00 00 3F

三、实验结果及分析

四、思考题

1.试解释控制存储器00H号单元中微指令的功能(微指令中有效控制信号的功能)。

微程序存放的入口地址

2.若将你学号的后两位当成十六进制数,并将其作为机器指令代码,则根据本系统的译码规则得到的微地址是什么?

学号后两位为43,第6-4位为100,所以微地址为0CH

实验六 CPU与简单模型机设计实验

一、实验目的

(1) 了解并掌握一个基础的CPU的组成原理

(2) 在前几章介绍的各单元电路的基础上,构造一个简单模型计算机

(3) 给简单模型机设计4条机器指令,并编写每条机器指令的微指令,上机调试,掌握整机概念。

二、实验内容

本节要实现一个简单的CPU,它包含运算器(ALU)、通用寄存器(R0)、程序计数器(PC)、地址寄存器(MAR)、指令寄存器(IR)、微程序控制器(uM)等部件,如下图:

简单CPU原理图

在这个CPU的微程序存贮器(uM)中写入微指令,就可以执行机器指令了。在此CPU的基础上,配置存贮器(用于存放机器指令)、基本的输入输出设备,就可以构建一个简单模型计算机。

本实验在第三章微程序控制器实验的基础上,加上程序计数器(PC)、地址寄存器(MAR)、存贮器MEM。PC由带预置功能的计数器(二片74HC161)、输出到地址总线三态门、输出到内部数据总线iDBus的三态门、PC显示电路组成。按下CON单元的nRst键,可以复位PC;wPC低电平,在T3的下降沿将iDBus上数据写到PC中;PC+1信号高电平,在T3的下降沿,PC+1->PC;rPC有效,在T1、T2时刻,PC数据输出到iDBus上;nPCOE有效,PC数据输出到地址总线上。


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