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1、实验报告专业：计算机科学与技术 班级：09科技班 学号：28 姓名：林浩鑫课程名称：计算机组成原理 学年：20102011 学期：1 课程类型：专业必修 实验时间：2010 年12月20 日实验名称基于微控器的模型机的设计与实现实验目的和要求1在掌握实验五原理的基础上，结合前面的部件单元电路实验，构造一个较完整的冯.诺依曼结构的模型计算机;2使用实验五定义的五条机器指令编写相应的程序，具体上机调试掌握整机概念。实验软硬件要求TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。实验内容、方法和步骤（可附页）见附页实验结果（可附页） 见附页小结 通过本实验，在掌握实验五原理的基础上，结合前面的
2、部件单元电路实验，了解到了构建一个较完整的冯.诺依曼结构的模型计算机; 掌握数据传送和整机概念。评定成绩： 批阅老师： 年 月 日实验原理1. 程序的执行在微程序控制的计算机中，机器指令的执行表现为对应的微程序的执行，而微程序的执行表现为对应的微指令的执行，由微指令中对应的控制位控制相应的部件操作。本实验以实验五为基础，使用实验五介绍的五条机器指令编制一段程序，放入内存中执行，观察微程序的变化，掌握数据传送和整机概念。2使用实验五的五条机器指令编写指令程序，内存映象(装入起始地址00H)如下：地址(二进制)内容(二进制)助记符说 明0000 00000000 0000IN将输入数据送R0寄存器
3、0000 00010001 0000ADD OAH0000 00100000 1010RO+0AHR00000 00110010 0000STA 0BH0000 01000000 1011R00BH0000 01010011 0000OUT 0BH0000 01100000 10110BHLED0000 01110100 0000JMP 010000 10000000 000101HPC0000 10010000 10100000 0001输入自定的数据0000 1011求和结果的存储单元其中内存地址的首址是00H，只是表示在本次运行时装入的首址，可以选择其它地址装入。3为了向RAM中装入程序
4、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(KRD): 拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为0 0时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。 存储器写操作(KDE)：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA置为0 1时，按START微动开关可对RAM进行连续手动写入。 启动程序：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA置为1 l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。 上述三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置，其定义如下：SWBSWA控制台指令00读内存(KRD)0
5、1写内存(KWE)01启动程序(RP)将程序输入内存的流程如下图：图6-1 控制台操作微程序流程图4. 模型机的数据通路结构根据上述要求，设计模型机的数据通路结构如下图。图6-2 数据通路结构框图实验内容：1检查实验五中写入控制存储器中的微程序是否存在。2若不存在，必须重复做完实验五。3用实验五的内容编制程序,输入内存运行。实验步骤： 1按下图连接好实验线路。图6-3 简单模型机实验接线图2检查E2PROM芯片中是否有实验五写入的微程序。检查方法同实验五。将“SWITCH UNIT”的uA5uA0连接到“MICRO-CONTROLLER UNIT”的MA5MA0，从uA5uA0输入微地址，即可
6、在微地址显示灯上显示当前微地址，在微代码显示灯上显示对应的微代码，检查每个微地址对应的微代码是否和实验五中的微代码表相同。如果没有，则先做实验五，将机器指令对应的微代码正确地写入2816中。微程序控制器中的内容正确后就可做以下的实验。3向内存中输入机器指令程序。使编程开关MJ20处于“RUN”，STEP为“STEP”状态，STOP为“RUN状态。拨动总清开关CLR(101)，微地址寄存器清零，程序计数器清零,地址单元清零(表明程序从内存的00H开始存放)。使控制台SWB、SWA开关置为“0 1”，按动一次启动开关START，微地址显示灯显示010001(21H)，再按动一次START，微地址灯
7、显示“010100”(24H)。输入要写入的机器指令从数据开关处输入上述程序中的内容部分，按动两次START键后，即完成该条指令的写入。由于PC会自动加l，所以程序的内存地址不必输入，只需输入其中的内容。每次输入时，要观察地址显示灯的变化和对应的内存地址相同，才能输入；按动START后，也要观察微地址灯的显示，只有在微地址灯显示为“010100”(24H)时，才输入当前地址中的内容，直到所有机器指令写完。微代码灯和微地址灯的变化反映当前要执行的微指令代码和相应的微地址。其变化参考前面的写内存流程。应该为：00-21-24-30-21-24-30-214. 检查内存中的程序是否正确。写完程序后须
8、进行校验。拨动总清开关CLR(1-0-1)后，微地址清零。PC程序计数器清零，然后使控制台开关SWB、SWA为“0 0”，按动启动START，微地址灯将显示“010000”(20H)，再按START，微地址灯显示为“010010”(22H)，第三次按START，微地址灯显示为“010111”(27H)，再按START后，此时输出单元的数码管显示为该首地址中的内容。不断按动START，以后每个循环PC会自动加1，可检查后续单元内容。每次在微地址灯显示为“010000”(20H)时，就将当前地址中的机器指令写入到输出设备中显示。在检查(读内存)的过程中，微代码灯和微地址灯的变化反映当前要执行的微指
9、令代码和相应的微地址。其变化参考前面的读内存流程。应该为：00-20-22-27-20-22-27-20同时，在检查的过程中，“EXT BUS”上的地址显示灯、数据显示灯、“OUTPUT DEVICE”的数码管都会发生变化，其变化情况如下:地址灯显示的是AR寄存器的内容，只要AR寄存器发生变化，地址灯就会变化；总线数据显示灯的变化是随着总线上数据的变化而变化的，可能反映PC的值、也可能反映取出的指令的内容；数码管的变化只反映内存中取出的指令的变化。5运行程序 单步运行程序A使编程开关MJ20处于“RUN”状态，STEP为“STEP“状态，STOP为“RUN”状态。B. 使控制台开关SWB、SW
10、A为“1 1”C拨动总清开关CLR(1-0-1)，微地址清零，程序计数器清零。程序首址为00HD单步运行一条微指令，每按动一次START键，即单步运行一条微指令。对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致。E当运行结束后，可检查存数单元(OBH)中的结果是否和理论值一致。在执行过程中，微代码灯和微地址灯的变化反映当前要执行的微指令代码和相应的微地址。其变化参考前面的执行程序的流程。应该为：00-23-01-接下来就转入实验五中的微程序流程中，开始执行程序。同时，在执行过程中，“EXT BUS”上的地址显示灯、数据显示灯、“OUTPUT DEVICE”的数码管都会发生变化，其变化情况如下:
11、地址灯显示的是AR寄存器的内容，只要AR寄存器发生变化，地址灯就会变化；总线数据显示灯的变化是随着总线上数据的变化而变化的，可能反映PC的值、也可能反映数据的值、也可能反映取出的指令的内容；数码管的变化只反映运算结果(0BH)中的值。 连续运行程序A使“STATE UNIT”中的STEP开关置为“EXEC”状态，STOP开关置为“RUN” 态。B. 使控制台开关SWB、SWA为“1 1”C拨动CLR开关，清微地址及程序计数器，然后按动START，系统连续运行程序，稍后将STOP拨至“STOP”时，系统停机。D在执行过程中，可检查存数单元(OBH)结果是否正确。(检查方法就是看数码管的值：数码管只显示内存中的0BH中的数据)。
