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1、1福建农林大学计算机与信息学院计算机类课程实习报告课程名称： 计算机组成原理实习题目： 简单模型机设计姓 名： 郑 彬系： 计算机专 业： 计算机科学与技术年 级： 2008 级学 号： 081150002指导教师： 张旭玲职 称： 讲 师2010 年 6 月 25 日2福建农林大学计算机与信息学院计算机类课程实习报告结果评定评语：能够参加课程实习，认真完成任务（20 分）实习报告格式符合要求，内容完整（20 分）流程图、电路图正确，文字叙述正确（25 分）对所学知识的理解程度及分析问题的能力（35 分）成绩：指导教师签字： 评定日期：2010.7.33目 录1、实习的目的和任务42、实习要求
2、43、实习地点44、主要仪器设备45、实习内容45.1 实验原理45.2 实验步骤95.3 实验过程及结果、分析：数据变化、数据流程和截图156、问题讨论与分析237、结束语244简单模型机设计1. 实习的目的和任务计算机组成原理是一门理论性和实践性非常强的课程，学生仅仅通过课堂教学来获取理论知识是远远不够的，必须加强实践教学，通过亲自动手，巩固课堂知识、提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力，并从成功和失败的体验中得到锻炼，才能够掌握和运用所学到的理论知识来解决实际问题，达到学以致用的目的。除此之外， 计算机组成原理课程实习为学生提供了一次学习综合运用所学知识去解决实际问题
3、的锻炼。计算机组成原理课程实习是学生学习计算机组成原理课程期间的一个重要教学环节。通过实习总结计算机组成原理课程的学习内容：层次化设计方法、多路开关，逻辑运算部件，微程序控制的运算器设计、微程序控制的存储器设计、简单计算机的设计等内容。为将来从事专业工作打下基础，培养良好的职业道德和严谨的工作作风。2. 实习要求了解并掌握计算机组成原理设计的一般方法，具备初步的独立分析和设计能力； 通过该课程设计的学习，总结计算机组成原理课程的学习内容，层次化设计方法、多路开关，逻辑运算部件，微程序控制的运算器设计、微程序控制的存储器设计、简单计算机的设计。提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的
4、能力。3. 实习地点田家炳 C404 硬件实验室4. 主要仪器设备（实验用的软硬件环境）ZYE1603B 计算机组成原理实验仪一台PC 机一台ZYE1603B 计算机组成原理实验仪联机软件 5. 实习内容5.1 实验原理：在第一部分的单元实验中，所有的控制信号是认为用开关单元产生的，但是在实际的 cpu 中，所有的控制信号都是由 cpu 自动产生的。所以在本次实验中我们用微程序来控制，自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制来完成，cpu 从内存中取出一条指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一段微程序。
5、本实验设计了 5 条机器指令，其指令格式如下：助记符 机器指令码 说明5IN 00000000 ：输入：“INPUT ”设备中的开关状态 R0ADD addr 00010000 XXXXXXXX : 二进制加法，R0+addr R0STA addr 00100000 XXXXXXXX : 存数，R0 addrOUT addr 00110000 XXXXXXXX : 输出，adddr BUSJMP addr 01000000 XXXXXXXX : 无条件转移，addr PC机器指令码的前 4 位为操作码。其中 IN 为单字长，其余为双子长指令，XXXXXXXX 为 addr 对应的二进制地址码。
6、为了来向 RAM 中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序。存储器读操作(READ) ：拨动总清开关 CLR 后，置开关单元 SWB，SWA为“00”时，按 START 微动开关，可对 RAM 连续手动读取操作。存储器写操作(WRITE) ：拨动总清开关 CLR 后，置开关单元 SWB，SWA为“01”时，按 START 微动开关，可对 RAM 进行连续手动写入。启动程序(RUN)：拨动总清开关 CLR 后，置开关单元 SWB，SWA 为“11”时，按 START 微动开关，即可转入到第 01 号“取址”微指令，启动程序运行。上述 3 条控制台指令用
7、两个开关 SWB，SWA 的状态来设置，其定义如下：SWB SWA 控制台命令001011读内存写内存启动程序根据以上要求设计数据通路框图 ，如下图，伪代码定义入下表所示。6ALUS32S1 ME OUTINPCLDPCARLDARLOADALU-G LED-GSW-GDR1T4 DR2T4 PC-G时序 微 控 制 器IRLDIR地 址 总 线数 据 总 线T12WEWEWE0LDR1LDR2 CER0R0-GLD0基本模型机数据连通框图基本模型机微指令结构图微程序 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13控制信号 S3 S2 S1 S0 M CN RD M17
8、 M16 A微程序 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1控制信号 B C uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0A 字段 B 字段 P 字段系统涉及到微程序流程图，当拟定“取指令”微指令时，该微指令的判别测试字段为P1 测试。由于“取指令”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此 P1 的测试结果出现多路分支。本机用指令寄存器的高 4 位(17-14 操作码)作为测试条件，出现 5 路分支，占用 5 个固定微地址单元。7控制台操作为 P4 测试，它以控制开关 SWB，SWA 作为测试条件，出现 3 路分支，占用3 个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其他地
9、方就可以一条微指令占用一个微地址单元随意填写。当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，下表即为下图的微程序流程图按该微指令格式转化而成的“二进制微代码表” 。运行基本模型机微程序流程图二进制代码表微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE B1 B0A B C UA5UA000 0 0 0 0 0 0 0 1 1 000 000 100 00100001 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 00001002 0 0 0 0 0 0 0 0 1 100 000 001 01000003 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 000 000 00010004
10、 0 0 0 0 0 0 0 0 1 011 000 000 000101805 0 0 0 0 0 0 0 1 1 010 001 000 00011006 1 0 0 1 0 0 0 1 1 001 101 000 00000107 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 000 000 00111108 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 00101009 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 0011000A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 010 000 000 0011100B 0 0 0 0 0 0 0 1 1 000 000
11、 000 0000010C 0 0 0 0 0 0 0 0 0 010 000 000 0011010D 0 0 0 0 0 0 1 0 1 000 101 000 0010010E 0 0 0 0 0 0 1 1 0 000 101 000 0010000F 0 0 0 0 0 0 1 0 1 000 001 000 00000110 0 0 0 0 0 0 0 0 0 001 000 000 00000111 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 00001112 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 00011113 0 0 0 0 0 0 0
12、 1 1 110 110 110 01100114 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 01110015 0 0 1 1 0 0 0 1 1 000 001 000 01110116 0 0 1 1 0 0 0 1 1 000 001 000 01111117 0 0 1 1 0 0 0 1 1 000 001 000 10000118 0 0 1 1 0 0 0 1 1 000 001 000 10001119 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 000 000 0110101A 0 0 0 0 0 0 1 1 1 010 000 000 0110111B 0
13、 0 0 0 0 0 1 1 0 000 101 000 0000011C 0 0 0 0 0 0 0 0 1 101 000 110 0000011D 0 0 1 0 0 0 0 1 1 000 100 000 0111101E 0 0 0 0 0 0 0 1 1 001 100 000 0000011F 0 0 1 0 1 0 0 1 1 000 100 000 10000020 0 0 0 0 0 0 0 1 1 001 100 000 00000121 0 0 0 1 0 0 0 1 1 000 100 000 10001022 0 0 0 0 0 0 0 1 1 001 100 00
14、0 00000123 0 0 0 1 1 0 0 1 1 000 100 000 10010024 0 0 0 0 0 0 0 1 1 001 100 000 00000125 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 110 110 10011026 0 0 0 0 0 0 0 0 1 110 000 000 10011127 0 0 0 0 0 0 0 0 1 011 000 000 10100028 0 0 0 0 0 0 0 1 1 010 001 000 10100129 0 1 1 0 0 0 0 1 1 001 101 000 0000012A 0 0 0 0 0 1 0 1 1 001 001 000 0000012B
