计算机科学与技术系
实验报告
专业名称课程名称项目名称班学姓级号名
计算机科学与技术计算机组成与结构CPU与简单模型机设计实验
同组人员实验日期
无20151115
f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、实验逻辑原理图与分析
21实验逻辑原理图及分析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。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，如图下图所示。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必须和贮存挂接后，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。
基本CPU构成原理图系统的程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）集成在一片CPLD芯片中。CLR连接至CON单元的纵情断CLR，按下CLR按钮，将是PC清零，LDPC和T3相与后作为计数器的计数时钟，当LOAD为低时，计数时钟到来后将CPU内总线的数据打入PC。
程序计数器PC原理图
f22逻辑原理图分析本模型机；和前面微程序控制器实验相比，新增加一条跳转指令JMP，供有五条指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、OUT（输出）、JMP（无条件转移）、HLT（停机）、其指令格式瑞霞（高4为为操作码）：助记符INADDOUTJMPaddrHLT机器指令码0010000000000000001100001110000001010000说明INROROROROROOUTaddrPC停机
其中JMP为双字节指令，其余均为单字节指令，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。系统涉及到的微程序流程如下图所示，当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为P1测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P1的测试结果出现多分支。本机用指令寄存器的高6位（IR7IR2）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定为地址单元，剩下的其他地方就可以一条微指令占用控制一个微地址单元随意填写，微程序流程图上的但愿地址为16进制。当全部为程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，下表即为将下图的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。
简单模型r