实验五 CPU组成与机器指令执行实验.docx

实验五 CPU组成与机器指令执行实验实验五 CPU组成与机器指令执行实验 一、实验目的 1、将微程序控制器同执行部件联机，组成一台模型计算机。 2、用微程序控制器控制模型机数据通路。 3、通过CPU运行九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、实验类型 综合型。 三、实验仪器 1、TEC-4计算机组成原理实验系统一台。 2、双踪示波器一台。 3、直流万用表一只 4、逻辑测试笔一支 四、实验原理 本次实验用到前面四个实验中的所有电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、程序计数器、指令寄存器、微程序控制器等，将几个模块组合成为一台简单计算机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也是最能得到收获的一个实验。 在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。CPU从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个机器指令周期，是由微指令组成的序列完成的，即一条机器指令对应一个微程序。 五、实验内容和要求 实验内容 对机器指令系统组成的简单程序进行译码，将下表的程序按指令格式手工汇编成十六进制机器代码，此项任务应在预习时完成。 2）按照下面图8，参考前面实验的电路图完成连线，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。连线包括控制台、时序部分、数据通路子微程序控制器之间的连接。其中，为把操作数传送给通用寄存器组RF，数据通路上的RS1，RS0，RD1，RD0应分别与IR3至IR0连接，WR1，WR0也应接到IR1，IR0上。 3）将上述任务中的程序机器代码用控制台操作存入内存中，并根据程序的需要，用数码开关SW7-SW0设置通用寄存器R2，R3及内容相关单元的数据。注意：由于设置通用寄存器时会破坏内存单元的数据，因此应先设置寄存器的数据，再设置内存数据。 用单拍方式执行一遍程序，列表记据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理论分析值作对比。单拍方式执行时注意观察微地址指示灯、IR/DBUS指示灯、AR2/AR1指示灯、微地址指示灯和判断字段指示灯的值，以跟踪程序中取指令和执行指令的详细过程。 以单指方式重新执行程序一遍，注意观察IR/DBUS指示灯、AR2/AR1指示灯的值。列表记录RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理由分析值作对比。注意：单指方式执行程序时，四个通用寄存器和RAM中的原始数据与第一遍执行程序的结果有关。 以连续方式再次执行程序，这种情况相当于计算机正常运行程序。由于程序中有停机指令STP，程序执行到该指令时自动停机。列表记录RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理论分析值作对比。同理，程序执行前的原始数据与第二遍执行结果有关。 实验要求 1、务必做好实验预习，做到头脑清醒，思路清晰，以便进行实验时忙而不乱，心中有数。 2、根据实验任务所提要求，实验进行前先列好必要的表格、数据和理论分析值，以便与实验结果相比较。 3、本次实验中接线工作量稍多，务必仔细，以免信号接线错而控制出错，影响实验进度。 4、写出实验报告，内容： 实验目的 实验任务-的数据表格 对这些数据表格内容的分析。结合TEC-4的结构特点，说明指令周期的具体实现过程以及控制台命令的作用和实现的原理。 录通用寄存器堆RF中四个寄存器的数