计算机组成原理实验5-TEC-2试验计算机微程序控制器实验

一. 实验目的 1. 进一步了解和掌握计算机各部分的组成及相互关系； 2. 了解微指令的执行过程，掌握微程序的设计方法； 3. 理解动态微程序设计的概念； 4. 进一步认识和掌握计算机各指令的执行过程，搞清楚计算机的运行原理； 二. 实验内容 对存放在低位字节的8位有效符号补码数进行符号扩展，即将其变成16位的同值补数，结果仍保存在原寄存器中。 计算机组成原理实验是深入理解和掌握计算机系统工作原理的重要实践环节，本实验——TEC-2试验计算机微程序控制器实验，旨在让参与者进一步了解计算机各组件的结构及其相互关系，熟悉微指令的执行流程，掌握微程序设计技术，并理解动态微程序设计的概念。此外，实验还要求学生能清晰掌握计算机指令的执行过程，透彻理解计算机运行的基本原理。 实验的具体内容是针对低位字节中的8位有效符号补码数进行符号扩展，将其转换为16位的同值补数，并保持结果在原寄存器中。这个任务涉及到数据的位操作，特别是符号位的处理。在补码表示法中，符号位用于标识数值的正负，高位扩展时需要保留这个信息。 实验分析与设计中，首先定义了一条指令格式D4DR0，这条指令用于实现上述符号扩展功能。接着，实验详细描述了实现该功能的步骤，包括循环左移和右移操作，以及如何利用标志位C来处理符号位。微程序的设计是实验的核心，它由一系列微指令组成，每条微指令都有特定的功能，例如设置循环次数、进行位移操作等。例如，微程序100至104分别用于设置循环、左移、右移和后续处理。 加载到微控存的程序段展示了如何将微码加载到内存中，并通过特定的指令执行这些微码。实验运行部分，提供了运行该微程序的代码段，通过输入特定的指令和数据，如D4207，可以观察到运行结果。 在运行结果的展示中，可以看到R2寄存器的值变化，这反映了指令执行后的状态。实验心得部分，学生分享了对微程序控制器的进一步理解，同时也反思了自己设计的微指令可能存在的效率问题，意识到需要减少循环次数以优化性能，并认识到查阅资料和团队协作对于解决问题的重要性。 这个实验深化了学生对计算机硬件层面上的理解，特别是微程序控制的概念，同时也锻炼了他们的实际操作能力和问题解决能力。通过这样的实践，学生们能够更加熟练地运用计算机组成原理，为未来的学习和工作打下坚实的基础。