计算机组成原理--实验八-简单模型计算机实验.doc
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实验八 简单模型计算机实验 1. 实验目的 1) 通过实验分析简单模型机结构,了解计算机的工作原理。 2) 掌握计算机微程序控制器的控制方法,掌握计算机指令执行过程 2. 实验原理 基本整机模型数据框图如图所示,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成, CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列 来完成,即一条机器指令对应一个微程序。 数据的通路从程序计数器PC的地址送到主存的地址寄存器,根据地址寄存器的内容找 到相应的存储单元。 存储器中的数据是指令时,那么数据是从RAM送到总线,再从总线送到IR中。 存储器中的数据是需要加工的数据时,那么数据是从RAM送到总线,再动总线送到通 用寄存器中等待加工。 数据加工过程中,两个数据是从总线上将数据分别分时压入两个暂存器中,等待运算 部件的加工,在数据加工完成以后。运算结果是通过三太门送到总线上。 三态门的控制时由微控制器来控制。 图:模型机的数据通路图 3. 实验过程 1. 连线 按实验逻辑原理图连接以下控制信号。 1) 时钟单元(CLOCK UNIT)的T1-T4接到微程序控制单元(MAIN CO 《计算机组成原理--实验八-简单模型计算机实验》 本次实验旨在通过构建和分析一个简单的模型计算机,深入理解计算机的工作原理以及微程序控制器的控制机制。实验的核心是掌握计算机指令的执行过程,从读取指令到执行完毕的整个指令周期是由微指令序列驱动的。 在实验原理部分,我们了解到计算机数据通路的控制由微程序控制器负责。CPU首先从内存读取指令,这个过程涉及到程序计数器PC、主存的地址寄存器以及存储单元。当存储器中的数据是待执行的指令时,数据会从RAM经总线传输至指令寄存器(IR)。如果数据需要处理,它会被送到通用寄存器等待运算。数据在运算过程中可能需要经过暂存器,并由运算部件处理,最终结果通过三态门返回到总线。微控制器在整个过程中起到关键的控制作用,确保各个组件的协调工作。 实验过程包括硬件连接和微代码的编写与检验。硬件连接涉及到时钟单元、手动控制开关单元、指令单元、输入/输出单元、主存储器单元、地址单元、通用寄存器单元以及算术逻辑单元与微程序控制单元的接口。每个组件的连接都需遵循逻辑原理图,确保数据流和控制信号的正确传递。 微代码的写入和检验类似于实验七,通过微程序控制单元的运行和手动控制开关的状态设定,逐步将机器指令汇编程序写入存储器。在这个过程中,需要反复启动和暂停微指令的执行,以便逐条写入指令并验证其正确性。 检查机器指令汇编程序的正确性至关重要。这一步骤涉及再次运行程序,通过观察程序计数器的变化和预期的指令执行顺序,确认汇编程序是否已被正确地装载到内存中。 总结来说,这个实验是一个实践性的学习过程,它让学习者亲手操作计算机的内部工作流程,从而深化对计算机组成原理的理解,尤其是微程序控制器如何控制指令的执行,以及数据在计算机内部如何流动。通过这样的实践,不仅能提升理论知识,还能培养实际操作和问题解决的能力。
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