《CPU與簡(jiǎn)單模型機(jī)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《CPU與簡(jiǎn)單模型機(jī)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、word計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告專業(yè)名稱 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 課程名稱 計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu) 項(xiàng)目名稱 CPU與簡(jiǎn)單模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名 同組人員 無(wú) 實(shí)驗(yàn)日期2015-11-15 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握一個(gè)簡(jiǎn)單CPU的組成原理；2.在掌握部件單元電路的根底上，進(jìn)一步將其構(gòu)造一臺(tái)根本模型計(jì)算機(jī)；3.為其定義五條機(jī)器指令，編寫(xiě)相應(yīng)的微程序，并上機(jī)調(diào)試掌握整機(jī)概念。二、實(shí)驗(yàn)邏輯原理圖與分析2.1 實(shí)驗(yàn)邏輯原理圖與分析本實(shí)驗(yàn)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的CPU，并且在此CPU的根底上，繼續(xù)構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的模型計(jì)算機(jī)。CPU由運(yùn)算器ALU、微程序控制器MC、通用存放器RO、指令存放器IR、程序計(jì)數(shù)器P
2、C和地址存放器AR組成，如圖如下圖所示。這個(gè)CPU在寫(xiě)入相應(yīng)的微指令后，就具備了執(zhí)行機(jī)器指令的功能，但是機(jī)器指令一般存放在主存當(dāng)中，CPU必須和貯存掛接后，才有實(shí)際的意義，所以還需要在該CPU的根底上增加一個(gè)主存和根本的輸入輸出部件，以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的模型計(jì)算機(jī)。根本CPU構(gòu)成原理圖系統(tǒng)的程序計(jì)數(shù)器PC和地址存放器AR集成在一片CPLD芯片中。CLR連接至CON單元的縱情斷CLR，按下CLR按鈕，將是PC清零，LDPC和T3相與后作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘，當(dāng)LOAD為低時(shí)，計(jì)數(shù)時(shí)鐘到來(lái)后將CPU內(nèi)總線的數(shù)據(jù)打入PC。程序計(jì)數(shù)器(PC)原理圖2.2 邏輯原理圖分析本模型機(jī)；和前面微程序控制器實(shí)驗(yàn)相比，
3、新增加一條跳轉(zhuǎn)指令JMP，供有五條指令：IN輸入、ADD二進(jìn)制加法、OUT輸出、JMP無(wú)條件轉(zhuǎn)移、HLT停機(jī)、其指令格式瑞霞高4為為操作碼：助記符機(jī)器指令碼說(shuō)明IN0010 0000IN-ROADD0000 0000RO+RO-ROOUT0011 0000RO-OUTJMP addr1110 0000*addr-PCHLT0101 0000停機(jī)其中JMP為雙字節(jié)指令，其余均為單字節(jié)指令，*為addr對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制地址碼。微程序控制器實(shí)驗(yàn)的指令是通過(guò)手動(dòng)給出的，現(xiàn)在要求CPU自動(dòng)從存儲(chǔ)器讀取指令并執(zhí)行。系統(tǒng)涉與到的微程序流程如如下圖所示，當(dāng)擬定“取指微指令時(shí)，該微指令的判別測(cè)試字段為P測(cè)試。由于“
4、取指微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P的測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)多分支。本機(jī)用指令存放器的高6位IR7IR2作為測(cè)試條件，出現(xiàn)5路分支，占用5個(gè)固定為地址單元，剩下的其他地方就可以一條微指令占用控制一個(gè)微地址單元隨意填寫(xiě)，微程序流程圖上的但愿地址為16進(jìn)制。當(dāng)全部為程序設(shè)計(jì)完畢后，應(yīng)將每條微指令代碼化，下表即為將如下圖的微程序流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化而成的“二進(jìn)制微代碼表。簡(jiǎn)單模型機(jī)微程序流程圖二進(jìn)制微代碼表地址十六進(jìn)制高五位S3S0A字段B字段C字段MA5-MA00000 00 010000000000000000000000010100 6D 4300000000011011010100001
5、10310 70 700001000001110000011100000400 24 050000000000100100000001010504 B2 010000010010110010000000011D10 51 410001000001010001010000013000 14 040000000000010100000001003218 30 010000000000110000000000013328 04 010000000000000100000000013500 00 350000000000000000001101013C00 6D 5D00000000011011010
6、1011101三、 數(shù)據(jù)通路圖與分析(畫(huà)出數(shù)據(jù)通路圖并作出分析)數(shù)據(jù)通路圖四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)分析如下列圖聯(lián)機(jī)寫(xiě)入的程序如下： ;/*/ ;/ / ;/ 微控器實(shí)驗(yàn)指令文件 / ;/ / ;/ ByTangDuCO.,LTD / ;/ / ;/*/ ;/*EndOfMainMemoryData*/ $P 00 20 ;START:IN RO 從IN單元讀入數(shù)據(jù)送RO $P 01 00 ;ADD RO,RO RO和自身相加，結(jié)果送RO $P 02 30 ;OUT RO RO的值送OUT單元顯示 $P 03 E0 ;JMP START 跳轉(zhuǎn)至00H地址 $P 04
7、00 $P 05 50 ;HLT 停機(jī) ;/*End OfMainMemory Data*/ ;/*StartOfMicroControllerData*/ $M00000001;NOP $M01007070;CON(INS)-IR,P $M04002405;R0-B $M0504B201;A加B-R0 $M30001404;R0-A $M32183001;IN-R0 $M33280401;R0-OUT $M35000035;NOP ;/*EndOfMicroControllerData*/聯(lián)機(jī)寫(xiě)入和校驗(yàn)后，得如下結(jié)果： 1從IN單元讀入數(shù)據(jù)送至AR。首先，AR地址為00，計(jì)數(shù)器PC加1，機(jī)器
8、指令代碼送至MEM單元，MEM=20。2MEM中的機(jī)器指令代碼送至IR單元，再到控制器，進(jìn)展譯碼操作。(3)RO存放器讀入IN單元輸入的數(shù)據(jù)4AR地址為01，計(jì)數(shù)器PC加1，機(jī)器指令代碼送至MEM單元，MEM=00。5MEM中的機(jī)器指令代碼送至IR單元，再到控制器，進(jìn)展譯碼操作。6將讀入的數(shù)據(jù)送到A暫存器，再送到B暫存器。最后將RO和自身相加，結(jié)果送到RO。7進(jìn)展計(jì)數(shù)譯碼操作，將RO的值送至OUT單元，輸出。8再進(jìn)展計(jì)數(shù)譯碼，跳轉(zhuǎn)到00，返回第一條機(jī)器指令 4.2 結(jié)果數(shù)據(jù)分析從IN單元輸入的數(shù)據(jù)是02，最后輸出的數(shù)據(jù)是04，結(jié)果是正確的。五、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析、思考題與小結(jié) 實(shí)驗(yàn)要完整無(wú)錯(cuò)誤的進(jìn)展
9、，首先要確保實(shí)驗(yàn)接線圖連線的正確性才能確保在進(jìn)展實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)據(jù)通路流向以與數(shù)據(jù)的的正確性，這樣才能到達(dá)實(shí)驗(yàn)的目的；在進(jìn)展實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要理解每一步驟的原因，也加強(qiáng)自己的理解性和掌握程度；實(shí)驗(yàn)前要理解實(shí)驗(yàn)原理,以便于提高實(shí)驗(yàn)效果速率。5.2 小結(jié) 本次實(shí)驗(yàn)是CPU與簡(jiǎn)單模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，剛開(kāi)始可能是真的不懂該實(shí)驗(yàn)要干什么，對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)很陌生，完全不知道怎么下手，后來(lái)通過(guò)教師和同學(xué)的幫助，慢慢知道了實(shí)驗(yàn)的目的。難怪別人都說(shuō)計(jì)算機(jī)組成原理不懂的通過(guò)做實(shí)驗(yàn)也就明白了。當(dāng)然，在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)之前，預(yù)習(xí)是一定要的，這樣更能掌握實(shí)驗(yàn)的主要局部，以與操作流程，也能讓自己很快的上手，達(dá)到教師布置給我們的任務(wù)。還有一次實(shí)驗(yàn)就要
10、完畢了，希望自己能夠做到更好。得分百分制 實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析評(píng)價(jià)課程名稱計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)班 級(jí)實(shí)驗(yàn)名稱CPU與簡(jiǎn)單模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí) 間2015-11-15實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況分析：實(shí)驗(yàn)報(bào)告分為五大局部：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?shí)驗(yàn)邏輯原理圖與分析；數(shù)據(jù)通路圖與分析；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析；實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析、思考題與小結(jié)。其主要核心局部在第四節(jié)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析，包含了實(shí)驗(yàn)的操作流程與數(shù)據(jù)的結(jié)果分析。當(dāng)然，其他局部也介紹了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，原理與實(shí)驗(yàn)步驟，并且加了一些原理圖使其更好地理解。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告最后還添加了實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析和小結(jié)局部，介紹了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自己遇到的問(wèn)題與須知事項(xiàng)。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與進(jìn)一步改良措施：本次實(shí)驗(yàn)是CPU與簡(jiǎn)單模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，剛開(kāi)始可能是真的不懂該實(shí)驗(yàn)要干什么，對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)很陌生，完全不知道怎么下手，后來(lái)通過(guò)教師和同學(xué)的幫助，慢慢知道了實(shí)驗(yàn)的目的。難怪別人都說(shuō)計(jì)算機(jī)組成原理不懂的通過(guò)做實(shí)驗(yàn)也就明白了。當(dāng)然，在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)之前，預(yù)習(xí)是一定要的，這樣更能掌握實(shí)驗(yàn)的主要局部，以與操作流程，也能讓自己很快的上手，達(dá)到教師布置給我們的任務(wù)。還有一次實(shí)驗(yàn)就要完畢了，希望自己能夠做到更好。10 / 10
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