华 北 电 力 大 学 实 验 报 告
模型机的数据通路
4.各类信息的传送路径 （1）指令信息传送 读出 M 数据总线 置入 IR （2）地址信息 1）取指信息：
打入 PC 选择器 A ALU 移位器 内总线 MAR 2）顺序执行时的后继指令地址： PC A
ALU 移位器 C0 3）操作数地址
寄存器间址寻址方式：（R） A(或B) Ri
变址方式： 位移量 变址寄存器
（3）数据信息传送 1）寄存器 Ri
寄存器
ALU 移位器 内总线 Rj
ALU 移位器 打入
内总线 MAR
打入
内总线 MAR
打入
内总线 PC
A（或B） B(或A)
ALU 移位器 A(或B) 第 页 共 页
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2） 寄存器主存
Ri ALU MBR 数据总线 M
3）主存 寄存器
M 读出 数据总线 置入 MBR 4） 主存主存
打入 M（源单元）读出、置入 MBR ALU C ALU MBR M（目的单元） C 5）
5.微命令设置 （1）
打入
ALU Rj
（2）移位器功能选择：直传DM、左移、右移
（3）分配脉冲：CPR0、CP R1、CPMAR、CPMBR、CPPC、CPSP、CPC、CPD （4）与系统总线及主存有关的微命令：EMAR、SMBR、SIR、R、W
4.2指令系统
1.指令格式（8位）
7 6 5 4 3 2 1 0
操作码 寄存器号 寻址方式 寄存器号 寻址方式 目的 源 6~7位表示操作码，决定操作指令类型；
3~5位表示目的操作数，3位表示寻址方式，0表示寄存器寻址，可用的寄存器有R0 、R1 、PC、SP，1表示变址寻址方式，可用的寄存器有R0 、R1 、PC、SP，4、5位表示寄存器号；
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0~2位表示源操作数，0位表示寻址方式，0表示寄存器寻址，可用的寄存器有R0 、R1 、PC、SP，1表示变址寻址方式，可用的寄存器有R0 、R1 、PC、SP，1、2位表示寄存器号。
可编程寄存器（4个）：
通用寄存器 R0 00 R1 01 堆栈指针 SP 10 程序计数器 PC 11
2.寻址方式
(1) 模型机的编址为按字编址,字长8位，即主存每个单元8位 (2）采用定字长指令格式，指令字长8位，操作数字长8位
（3）使用2种寻址方式，寻址方式0是寄存器寻址方式，为1是间接寻址方式
3.操作类型
（1）传送指令：
MOV——传送，操作码00 （2）双操作数算数逻辑指令： ADD——加法运算，操作码01 (3)单操作数算数逻辑指令： NEG——求补，操作码10 (4) 转移指令
JMP—无条件转移，操作码11
4.3运算器
1.运算器的组成结构
（1）运算器使用的2片SN74181（负逻辑）组成，采用组内并行组间串行进位的方法，共8位，其组成图如下：
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(2)运算器功能实现表
负逻辑 工作方式选择S3S2S1S0 逻辑运算 (M=1) 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 A AB A+B 1 —————一—正逻辑 算术运算(M=0)Cn=1有进位 A AB AB 0 一一算术运算(M=0)Cn=0无进位 A减1 AB减1 AB减1 减1 A加(A+B) AB加(A+B) A减B减1 A+B A加(A+B) A加B AB加(A+B) A+B A加A* AB加A AB加A A 一一一一一一逻辑运算 (M=1) A —————算术运算(M=0)Cn=0无进位 A A+B A+B 减1 A加(AB) (A+B)加AB A减B减1 AB减1 A加AB A加B （A+B）加AB AB减1 A加A* (A+B)加A （A+B）加A A减1 一一一一一一算术运算(M=0)Cn=1有进位 A加1 （A+B）加1 （A+B）加1 0 A加AB加1 （A+B）加AB加1 A减B AB A加AB加1 A加B加1 （A+B）加AB加1 AB A加A加1 (A+B)加A加1 (A+B)加A加1 A 一一一一一一A+B AB 0 AB B 一一—A+B B 一A加(A+B)加1 AB加(A+B)加1 A减B (A+B)加1 A加(A+B)加1 A加B加1 AB加(A+B)加1 (A+B)加1 A加A加1 AB加A加1 AB加A加1 A加1 一一一一————————A⊕B A+B AB A⊕B B A+B 0 AB AB A 一—一A⊕B AB A+B A⊕B B AB 1 A+B A+B A 一—————一4.4存储器
主存基本组成如下所示，根据MAR中的地址访问某个存储单元时，先经过地址译码、驱动等电
路找到所需访问的单元，读出时，需经过放大器将被选中单元的存储字送到MDR，写入时，MDR中的数据也必须经过写入电路才能真正写入到被选中的单元中。
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4.5控制器 4.5.1基本原理
（1）将控制器所需的微指令，以代码（微码）形式编成微指令，存入一个用ROM构成的控制器中。 （2）将各种机器指令的操作分解为若干微操作序列。每条微指令包含的微命令控制，实现一步操作。若干条微指令组成一小段微程序，解释执行一条机器指令。
4.5.2控制器逻辑组成
（1）控制存储器CM
这个存储器用来存放微程序，所存储的内容是控制机器操作的微命令。在CPU工作时CM只读不写，以确保重要的微程序内容不被破坏。
（2）微指令寄存器μIR
它分为两大部分：一部分提供微命令的微操作控制字段；另一部分称为顺序控制字段，它指明后继微指令地址的形成方式，用以控制微程序的连续执行。
（3）微地址形成电路
一般依据下述几种信息中的一部分去形成后继微地址：1.现行微指令中顺序控制字段；2.现行微指令地址；3.微程序转移时的微地址；4机器指令有关代；5.机器运行状态等。
（4）微地址寄存器μAR
在从CM中读取微指令时，微地址寄存器中保存着CM的地址（即微地址），指向相应的CM单元。
4.5.3机器指令的读取与执行
（1）在微程序中有一条或两三条微指令，其微命令实现取指操作，可称为“取机器指令用的微指令”，属于微程序中的公用部分。
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