内容发布更新时间 : 2024/12/23 0:29:47星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

5 CPU组成与机器指令执行周期实验 一、实验目的

1. 将微程序控制器同执行部件(整个数据通路联机,组成一台模型计算机。 2. 用微程序控制器控制模型计算机的数据通路。

3. 通过 TEC-5执行由 8条机器指令组成的简单程序, 掌握机器指令与微指令的关系, 牢固建立计算机的整机概念。

二、实验电路

本次实验将前面几个实验中的所有电路,包括运算器、存储器、通用寄存器堆、微程 序控制器等模块组合在一起, 构成一台简单的模型机。 因此, 在基本实验中, 这是最复杂的 一个实验,也将是最有收获的一个实验。

在前面的实验中,实验者本身作为“控制器” ,完成了对数据通路的控制。而在本次实 验中, 数据通路的控制将交由微程序控制器来完成。 TEC-5从内存中取出一条机器指令到执 行指令结束的一个指令周期,是由微程序完成的,即一条机器指令对应一个微程序序列。

三、实验设备

1. TEC-5计算机组成原理实验系统 1台 2. 逻辑测试笔一支(在 TEC-5上 3. 双踪示波器一台(公用 4. 直流万用表一只(公用 四、实验任务

1. 对机器指令组成的简单程序进行译码。将下表的程序按机器指令格式手工汇编成 二进制机器代码,此项任务请在预习时完成。

2. 按照下面框图,参考前面实验的电路图完成连线,工作量大概是:控制台、时序 部件、数据通路和微程序控制器之间的连线。控制器是控制部件,数据通路是执 行部件,时序发生器是时序部件。 注意通用寄存器堆 RF 的 RD1、 RD0、 RS1、 RS0、 WR1、 WR0与 IR3-IR0间的连线。

图 3.9 模 型 机 连 线 示 意 图

3. 将任务 1中的程序代码用控制台指令存入内存中,并根据程序的需要,用数码开 关 SW7-SW0设置通用寄存器的数据。 注意:由于设置通用寄存器时会破坏存储 器单元的数据,因此应先设置寄存器中的数据,再设置存储器中的程序和数据。 要求使用两组寄存器数据,一组寄存器数据在执行 ADD R1,R0指令时产生进位, 一组寄

存器数据在执行 ADD R1,R0指令时不产生进位,以观察同一程序程序的不 同执行流程。

4. 用单拍 (DP 方式执行一遍程序, 记录最后得到的四个寄存器的数据, 以及由 STA 指令存入 RAM 中的数据, 与理论分析值比较。 执行时注意观察各个指示灯的显示, 以跟踪程序执行的详细过程(可观察到每一条微指令的执行过程 。

5. 用连续方式再次执行程序。这种情况相当于计算机正常的工作。程序执行到 STP 指令后自动停机。读出寄存器中的运算结果,与理论值比较。

五、实验要求

1. 务必做好实验预习,这样在实验中才能做到头脑清醒、思路清晰、忙而不乱、心 中有数。

2. 根据实验任务的要求,预习时做好必要的准备,填好相关表格、数据和理论分析 值,以便与实验值对照。

3. 本次实验接线较多,务必仔细,以免因接线错误导致控制出错,影响实验进度。 4. 写出实验报告,内容是: (1实验目的。

(2实验任务 1-5中的数据表格。 (3值得讨论的其他问题。 六、实验步骤和实验结果

(1对机器指令系统组成的简单程序进行译码。