实验四 基本模型机设计与实现
一、 实验目的
1． 在掌握部件单元电路实验的基础上，将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块组
合成一起，组成一台基本模型计算机。 2． 用微程序控制器来控制模型机的数据通道。
3． 通过CPU运行五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，建立利
用指令控制整机（输入、输出、运算、存储系统）的概念。
二、 实验设备
计算机组成原理实验仪一台，PC机一台，排线若干。
三、 实验原理
（1） 实验数据框图如图4-1所示：
图4-1基本模型机数据通道框图
（2） 在模型机实验中，数据通道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指令周期，是由微指令组成的序列来完成的，即一条机器指令对应一个微程序。
（3） 本实验我们将五条机器指令及有关数据写入RAM和ROM中。通过CPU运行由五
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。
（4） 微指令格式： 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 12 11 9 8 6 5 4 3 2 1 13 10 7 S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 A B C UA5 UA4 UA3 UA2 UA1 uA0 A字段 B字段 C字段 15 14 13 选择
12 11 10 选择 9 8 7 选择 0 0 0 0 0 1 LDRi 0 1 0 LDDR1 0 1 1 LDDR2 1 0 0 LDIR 1 0 1 LOAD 1 1 0 LDAR 0 0 0 0 0 1 RS-B 0 1 0 RD-B 0 1 1 R1-B 1 0 0 299-B 1 0 1 ALU-B 1 1 0 PC-B 0 0 0 0 0 1 P（1） 0 1 0 P（2） 0 1 1 P（3） 1 0 0 P（4） 1 0 1 AR 1 1 0 LDPC 其中A8、A9是2：4译码器（74LS139）的输入端，Y0、Y1、Y2、Y3是译码器输出端，其电路结构如下：
其中Y0为SW-B，Y1为CE，Y2为LED-B，Y3为空。 （5） 微程序流程图如下：
运行微程序
图4-2基本模型机微程序流程图
（6） 微指令二进制代码表如表4.2所示： 表4.2
微地址 00 01 02 03 04 05 06 07 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27 30 S3S2S1 S0 M CN WE A9 A8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 00 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 A 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 B 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 C 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 UA5---UA0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 （7） 机器指令格式如表4.3所示：
计算机实验四基本模型机设计与实现
