淮海工学院组成原理实验四基本模型机的设计与实现Word格式文档下载.docx
《淮海工学院组成原理实验四基本模型机的设计与实现Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《淮海工学院组成原理实验四基本模型机的设计与实现Word格式文档下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
上述三条控制指令用两个开关SWC、SWA的状态来设置，其定义如下：
SWC
SWA
控制台指令
1
读内存
写内存
启动程序
⑶指令寄存器介绍
指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送到指令寄存器。
指令划分为操作码和地址码字段，由二进制构成，为了执行任何一条给定的指令，必须对操作码进行测试P
（1），通过节拍脉冲T4的控制以便识别所要求的操作。
“指令译码器”根据指令中的操作码进行译码，强置微控器单元的微地址，使下一条微指令指向相应的微程序首地址。
⑷输入/输出设备
本系统有两种外部I/O设备，一种是二进制代码开关KD0～KD7，它作为输入设备INPUT；
另一种是数码显示块，它作为输出设备OUTPUT。
例如：
输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到外部数据总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。
输出时，将输出数据送到外部数据总线上，当写信号（W/R）有效时，将数据打入输出锁存器，驱动数码块显示。
⑸设计指令
根据基本模型机的硬件设计五条机器指令：
外设输入指令IN、二进制加法指令ADD、存数指令STA、输出到外设指令OUT、无条件转移指令JMP。
指令格式如下：
助记符 机器指令码 说 明
IN 0000 0000；
“外部开关量输入”KD0～KD7的开关状态→R0
ADDaddr 0001 0000×
×
×
；
R0+[addr]→R0
STAaddr0010 0000×
R0→[addr]
OUTaddr0011 0000×
[addr]→BUS
JMPaddr 0100 0000×
[addr]→PC
说明：
指令IN为单字节指令，其余均为双字节指令，×
为addr对应的主存储器二进制地址码。
⑹基本模型机监控软件的设计
本模型机监控软件主要完成从输入设备读入数据，进行简单算术运算后，将结果存入内存的某个单元，最后通过输出设备输出结果。
监控软件详细如下：
地 址 内容 助记符 说 明
0000 0000 0000 0000 IN ；
“INPUT DEVICE”→R0
0000 0001 0001 0000 ADD［0AH］；
R0＋［0AH］→R0
0000 0010 0000 1010
0000 0011 0010 0000 STA［0BH］；
R0→［0BH］
0000 0100 0000 1011
0000 0101 0011 0000 OUT［0BH］；
[0BH］→BUS
0000 0110 0000 1011
0000 0111 0100 0000 JMP［00H］；
00H→PC
0000 1000 0000 0000
0000 1001
0000 1010 0000 0001 ；
自定义参加运算的数
0000 1011 ；
求和结果存放单元
三、实验电路
1、实验连线图
a、跳线器J1～J12全部拨在右边（自动工作方式）；
b、跳线器J16、J18、J23、J24全部拨在左边；
c、跳线器J13～J15、J19、J25拨在右边；
d、跳线器J20～J22、J26、J27连上短路片；
e、UJ1连UJ2，JSE1连JSE2，SJ1连SJ2；
f、MBUS连BUS2；
g、REGBUS连BUS5；
h、PCBUS连EXJ2；
i、ALUBUS连EXJ3；
j、ALUO1连BUS1；
k、EXJ1连BUS3；
2、实验原理图
参见图3.7.1。
W/R
CS2
CS1
CS0
SWB
CE
输入设备
数据总线
△
ALUB
S3
S2
S1
S0
M
CN
DR1（74273）
DR2（74273）
LDDR1
LDDR2
R0（74374）
R0B
LDR0
IR（74273）
LDIR
时序
微控器
PC（74161）
LDPC
LDAD
PCB
AR（74273）
LDAR
地址总线
LEDB
输出设备
CPU
图3.7.1数据通路框图
译
码
器
ALU
RAM
四、实验步骤
⑴根据机器指令画出对应的微程序流程图
本实验的微程序流程见图3.7.2，当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为P
（1）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P
（1）的测试结果出现多路分支。
本机用指令寄存器的前4位I7～I4作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定微地址单元。
实验机控制操作为P（4）测试，它以控制开关SWC、SWA作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定微地址单元。
当分支微地址单元固定后，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。
注意：
微程序流程图上的单元地址为16进制。
⑴根据微程序流程图设计微指令并转换成16进制代码文件。
当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，即按微指令格式将图3.7.2微程序流程图转化成二进制微代码表，如表3.7.1所示，再转换成16进制代码文件。
运行微程序
图3.7.2微程序流程图
OUT
↓
PC→AR
0B
PC+1
RAM→BUS
0E
BUS→AR
0F
BUS→DR1
DR1→LED
15
01
JMP
0C
16
BUS→PC
ADD
09
03
04
BUS→DR2
05
RO→DR1
06
（DR1）+（DR2）
→RO
SW→R0
08
IN
02
BUS→IR
P
（1）
STA
0A
07
RO→BUS
0D
BUS→RAM
控制器
00
十六进制微地址
P（4）
10
（SWCSWA）
KRD（00）
RP（11）
13
←
12
17
KWE（01）
DR1→RAM
18
11
（SW）→BUS
14
监控程序的16进制文件格式（文件名C8JHE1）：
程序：
＄P0000
＄P0110
＄P020A
＄P0320
＄P040B
＄P0530
＄P060B
＄P0740
＄P0800
＄P0A01
微程序：
＄M00108105
＄M0182ED05
＄M0248C004
＄M0304E004
＄M0405B004
＄M0506A205
＄M06019A95
＄M070DE004
＄M08011004
＄M0983ED05
＄M0A87ED05
＄M0B8EED05
＄M0C96ED05
＄M0D018206
＄M0E0FE004
＄M0F15A004
＄M1092ED05
＄M1194ED05
＄M1217A004
＄M13018005
＄M14182004
＄M15010A07
＄M1681D104
＄M17100A07
＄M18118A06
微地址
S3S2S1S0MCNWEB1B0
A
B
C
UA5…UA0
0 0
000001011
000
100
010000
0 1
110
110
000010
0 2
000001001
100
001
001000
0 3
000
000100
0 4
011
000101
0 5
010
001
000110
0 6
100101011
101
000001
0 7
001101
0 8
000001
升级会员 