河南农业大学
计算机组成原理实验报告
题 目 简单机模型实验 学 院 信息与管理科学学院 专业班级 计算机科学与技术2010级1班 学生姓名 张子坡（1010101029）
指导教师 郭玉峰
撰写日期：二○一二年六月五日
一、实验目的：
1.在掌握各部件的功能基础上，组成一个简单的计算机系统
模型机；
2．了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程；
3定义五条机器指令，编写相应微程序并具体上机调试。
二、实验要求：
1.复习计算机组成的基本原理； 2.预习本实验的相关知识和内容
三、实验设备：
EL-JY-II型计算机组成原理试验系统一套，排线若干。 四、模型机结构及工作原理：
模型机结构框图见实验书56页图6-1.
输出设备由底板上上的四个LED数码管及其译码、驱动电路构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据结构的数据送入数据管显示 注：本系统的数据总线为16位，指令、地址和程序计
数器均为8位。当数据总线上的数据打入指令寄存器、地址寄存器和程序寄存器时，只有低8位有效。
在本实验我们学习读、写机器指令和运行机器指令的完整过程。在机器指令的执行过程中，CPU从内存中取出一条机器指令到执行结束为一个指令周期，指令由微指令组成的序列来完成，一条机器指令对应一段微程序。另外，读、写机器指令分别由相应的微程序段来完成。
为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，必须设计三个控制操作微程序。
存储器读操作（MRD）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码器输入CA1、CA2为“00”时，按“单步”键，可对RAM连续读操作。
存储器写操作（MWE）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码器输入CA1、CA2为“10”时，按“单步”键，可对RAM连续写操作。
启动程序（RUN）：拨动开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码器输入CA1、CA2为“11”时，按“单步”键，即可转入第01号“取指”微指令，启动程序运行。
注：CA1、CA2由控制总线的E4、E5给出。键盘操作方式有监控程序直接对E4、E5赋值，无需接线。开关方式时可将E4、E5接至控制开关CA1、CA2，由开关控制。 五、实验内容、分析及参考代码：
生成的下一条微地址 UA5 UA0
指 令 译 I0 码 SA4 SA3 SA2 SA1 SA0 置1端 P1 P4 CA1 CA2 I7 指令寄存器 微地址形成电路 MS5
微地址
MS0
SA4?1SA3?I7?P1SA2?I6?P1SA1?I5?P1?I3?P2?CA2?P4SA0?I4?P1?I2?P2?CA1?P4
进行P1测试时，P1为0，其他都为1。 进行P4测试时，P4为0，其他都为1。
当SA4-SA0为0时，对应的UA4-UA0被置1，否则UA保持MS原值不变。
1. 根据上面的逻辑表达式，分析56页图6-2的P1测试和P4测试两条微指令的微地址转移方向。 P1测试时SA4=1、SA3=1、SA2=1、SA1=0、SA0=1，表明SA1对应位置1生成的下一条微地址001010，进入12号单元，12号单元的F3字段为101不是任何测试，所以就进入07号单元，把01H送入BX，07号单元的F3字段为111无操作，回到01号单元的取指阶段。同理，可得ADD指令的地址转移方向。
P4测试时，它以CA1、CA2作为测试条件，出现读写机器指令、直接运行机器指令三路分支，占用三个固定的地址元。 P4测试是对内存读、写或者直接运行程序，此时可得到SA4=1，SA3=SA2=1，当CA1、CA2为“00”时SA1=SA0=1，全1则原样输出既010000，进入20号单元。20单元的F3字段为101,LPC不是任何测试, 所以,下址字段为010010，既进入22号单元。22单元的F3字段为111无操作，下址字段为010111，进入27号单元，而27单元的F3字段为111，无操作下址字段为010000，所以又回到20号单元，开始循环。同理，当CA1、CA2为“10”时可得到SA1=0，SA0=1，则把SA0对应位置1，既010001进入微地址21，按照“010001”、“010100”、“011000”方式循环。当CA1、CA2为“11”时可得到SA1=SA0=0对应置1，生成下一条微地址为010011
既23号单元，23单元的F3字段为111无操作生成的下址字段为000001，进入到取指阶段01号单元开始程序运行。 2. 分析实验六中的五条机器指令的执行过程
引用以下代码及机器指令再分析
0000 0000 0000 0000 IN AX,KIN 数据输入电路->AＸ 0000 0001 0010 0001 MOV BX,01H 0001H->BX 0000 0010 0000 0001
0000 0011 0001 0000 ADD AX,BX AX+BX->AX 0000 0100 0001 0000 OUTDISP AX AX->输出显示电路 0000 0101 0100 0000 JMP 00H 00H->PC 0000 0110 0000 0000 表6-1机器指令表：
地址（十六进制） 00 01 02 03 04 05 06
关于上面五条机器指令的执行过程。首先，进入取指阶段，PC中机器指令的地址送AR,然后PC值加1,RAM中的数上数据总线，指令寄存器的门打开接收数据，操作码进行P1测试经译码后，对于IN AX,KIN取机器指令的高四位对SA4、SA3、SA2、SA1、SA0，判断
机器指令（十六进制） 0000 0021 0001 0010 0030 0040 0000
计算机组成原理实验完整版
