完整word版CPU与简单模型机实验.docx
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完整word版CPU与简单模型机实验
计算机科学与技术系
实验报告
专业名称软件工程
课程名称计算机组成原理
项目名称CPU与简单模型机设计实验
班级
学号
姓名
同组人员
实验日期
一、实验目的与要求
（1）掌握一个简单CPU的组成原理
（2）在掌握部件单元电路的基础上，进一步将其构造一台基本模型计算机
（3）为其定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试掌握整机概念。
二、实验逻辑原理图与分析
分析：
本实验要实现一个简单的CPU，并且在此CPU的基础上，继续构建一个简单的模型计算机。
CPU由运算器（ALU）、微程序控制器（MC）、通用寄存器（R0），指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成。
这个CPU在写入相应的微指令后，就具备了执行机器指令的功能，但是机器指令一般存放在主存当中，CPU必须和主存挂接后，才有实际的意义，所以还需要在该CPU的基础上增加一个主存和基本的输入输出部件，以构成一个简单的模型计算机。
三、数据通路图及分析（画出数据通路图并作出分析）
微指令：
PC->AR,PC加1，MEM->IR,P<1>
微指令：
IN->RO
微指令：
R0->A,R0->B,A加B->R0
R0=XX
OUT=XX
RO_B#
IOY1
IOW#
微指令：
R0->OUT
四、实验数据和结果分析
实验数据：
地址
十六进制
高五位
S3-S0
A字段
B字段
C字段
MA5-MA0
00
000001
00000
0000
000
000
000
000001
01
006D43
00000
0000
110
110
101
000011
03
107070
00010
0000
111
000
001
110000
04
002405
00000
0000
010
010
000
000101
05
04B201
00000
1001
011
001
000
000001
1D
105141
00010
0000
101
000
101
000001
30
001404
00000
0000
001
010
000
000100
32
183001
00011
0000
011
000
000
000001
33
280401
00101
0000
000
010
000
000001
35
000035
00000
0000
000
000
000
110101
3C
006D5D
00000
0000
110
110
101
011101
结果分析：
（1）从IN单元读入数据送至AR。
首先，AR地址为00，计数器PC加1，机器指令代码送至MEM单元，MEM=20。
（2）MEM中的机器指令代码送至IR单元，再到控制器，进行译码操作。
（3）RO寄存器读入IN单元输入的数据
（4）AR地址为01，计数器PC加1，机器指令代码送至MEM单元，MEM=00。
（5）MEM中的机器指令代码送至IR单元，再到控制器，进行译码操作。
（6）将读入的数据送到A暂存器，再送到B暂存器。
最后将RO和自身相加，结果送到RO。
（7）进行计数译码操作，将RO的值送至OUT单元，输出。
（8）再进行计数译码，跳转到00，返回第一条机器指令
五、实验问题分析、思考题与小结
实验问题分析：
在完成实验线路的连接之后，手动写入、校验后发现在连线过程中出现错误导致输入的数据无法传输入RO寄存器中，通过检查线路后发现并进行正确的修改。
思考题：
1.当前的数据通路是由哪条微指令实现的？
R0->B。
2.当前微指令有几个微命令有效？
两个微命令有效，分别是R0_B#和LDB。
3.当前微指令的微地址？
04。
4.当前微指令是解释执行哪条机器指令的？
ADD。
5.当前的微程序有几条微指令？
三条。
6.基本模型机实验执行了几个微程序？
实现了哪些功能？
五个，实现了IN->R0，R0+R0->R0，R0->OUT,addr->PC、停机等功能。
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