湖南师范大学职业技术学院（工学院）实验数据报告单
实验课程：计算机组成原理实验题目：CPU与简单模型机设计实验实验日期：2012年6月1日
一．实验目的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．实验内容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。三实验原理CPU由运算器（ALU）、微程序控制器（MC）、通用寄存器（RO）、指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成，如图511所示。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。
ARALU
A
B
PC
RO
IR控制器基本CPU构成原理图
图511
本模型机和前面微程序控制器实验相比共有5条指令：IN输入、（二进制加法）OUT输ADD、出、JMP无条件转移、HLT（停机），其指令格式如下：助记符INADDOUTHLT机器指令码00100000000000000011000001010000说明INROROROROROOUT停机
f均为单字节指令，为addr对应的二进制地址码。微程序控制器实验的指令是通过手动给出的，现在要求CPU自动从存储器读取指令并执行。四实验结果与分析（1）程序运行前必须对微地址清零。拨动实验仪右下角清零开关CLR（1→0→1）后，观看实验仪右上方的微地址显示灯（UA0UA5）是否全为零，若全为零，则正确，若不全为零，说明有问题，要检查。（2）使用单步微指令运行程序，单击该系统第三行的“单步微指令”图标即可。（3）在每次单步执行一条微指令的过程中，都要观察屏幕动态流线显示的运行结果，根据屏幕显示的结果分析与该条微指令的格式和功能是否一致。若不一致，必须检查原因。（4）上面程序的运行中，每执行完一条机器指令，微地址都要返回到01，是应为为取下一条指令作准备。（5）在每一条机器指令的执行过程中，第一个CPU周期，取指令阶段是由下列微指令组成：0102。它们完成的操作是：PCAR，MDR，DRIR，PC1。
实验成绩：指导老师签名
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