CPU组成与机器指令执行周期实验..docVIP

CPU组成与机器指令执行周期实验 一、实验目的 1. 将微程序控制器同执行部件（整个数据通路）联机，组成一台模型计算机。 2. 用微程序控制器控制模型计算机的数据通路。 3. 通过TEC-5执行由8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，牢固建立计算机的整机概念。 二、实验电路 本次实验将前面几个实验中的所有电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、微程序控制器等模块组合在一起，构成一台简单的模型机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也将是最有收获的一个实验。 在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成了对数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将交由微程序控制器来完成。TEC-5从内存中取出一条机器指令到执行指令结束的一个指令周期，是由微程序完成的，即一条机器指令对应一个微程序序列。 三、实验设备 1. TEC-5计算机组成原理实验系统1台 2. 逻辑测试笔一支（在TEC-5）上 3. 双踪示波器一台（公用） 4. 直流万用表一只（公用） 四、实验任务 1. 对机器指令组成的简单程序进行译码。将下表的程序按机器指令格式手工汇编成二进制机器代码，此项任务请在预习时完成。 2. 按照下面框图，参考前面实验的电路图完成连线，工作量大概是：控制台、时序 部件、数据通路和微程序控制器之间的连线。控制器是控制部件，数据通路是执行部件，时序发生器是时序部件。注意通用寄存器堆RF的RD1、RD0、RS1、RS0、WR1、WR0与IR3-IR0间的连线。 3. 将任务1中的程序代码用控制台指令存入内存中，并根据程序的需要，用数码开关SW7－SW0设置通用寄存器的数据。注意：由于设置通用寄存器时会破坏存储器单元的数据，因此应先设置寄存器中的数据，再设置存储器中的程序和数据。要求使用两组寄存器数据，一组寄存器数据在执行 ADD R1,R0指令时产生进位，一组寄存器数据在执行ADD R1,R0指令时不产生进位，以观察同一程序程序的不同执行流程。 4. 用单拍（DP）方式执行一遍程序，记录最后得到的四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理论分析值比较。执行时注意观察各个指示灯的显示，以跟踪程序执行的详细过程（可观察到每一条微指令的执行过程）。 5. 用连续方式再次执行程序。这种情况相当于计算机正常的工作。程序执行到STP指令后自动停机。读出寄存器中的运算结果，与理论值比较。 五、实验要求 1. 务必做好实验预习，这样在实验中才能做到头脑清醒、思路清晰、忙而不乱、心中有数。 2. 根据实验任务的要求，预习时做好必要的准备，填好相关表格、数据和理论分析值，以便与实验值对照。 3. 本次实验接线较多，务必仔细，以免因接线错误导致控制出错，影响实验进度。 4. 写出实验报告，内容是： (1) 实验目的。 (2) 实验任务1－5中的数据表格。 (3) 值得讨论的其他问题。 六、实验步骤和实验结果 （1）对机器指令系统组成的简单程序进行译码。 （2）接线 本实验接线比较多，需仔细。 接 线 表 只要把上表中同列的信号用线连接即可，一共接线33条。 接好线后，将编程开关拨到“正常位置”。合上电源，按CLR#按钮，使TEC-5实验实验系统处于初始状态。 （3）存程序代码，设置通用寄存器R0、R1、R2和R3的第一组值及存储器相关单元的数据。 本组的寄存器数据是R0=35H，R1=43H，R2=10H，R3=07H。存储器10H单元的内容为55H。选择这组数据的目的是执行ADD R1,R0指令时不产生进位C，从而在执行JC R3指令时不产生跳转，而是顺序执行。 ● 设置通用寄存器R0、R1、R2和R3的值 在本操作中，我们打算使R0=35H，R1=43H，R2=10H，R3=07H 1．令DP=0，DB=0，使系统处于连续运行状态。令SWC=0，SWB=1，SWA=1，使系统处于写寄存器状态WRF。按CLR#按钮，使实验系统处于初始状态。 2． 在SW7—SW0上设置一个存储器地址，该存储器地址供设置通用寄存器使用。该存储器地址最好是不常用的一个地址，以免设置通用寄存器操作破坏重要的存储器单元的内容。例如可将该地址设置为0FFH。按一次QD按钮，将0FFH写入左端口地址寄存器AR。 3． 在SW7—SW0上设置00H，作为通用寄存器R0的寄存器号。按一次QD按钮，将00H写入指令寄存器IR。 4． 在SW7—SW0设置35H，按一次QD按钮，将35H写入IR指定的R0寄存器。 5． 在SW7—SW0上设置01H，作为通用寄存器R1的寄存器号。按一次QD按钮，