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组合逻辑控制器实验报告 　　实验报告　　课程名称：　　实验项目：　　姓名：　　专业：　　班级：　　学号：计算机组成原理控制器及微指令系统的操作与运用刘斌计算机科学与技术计算机14-6班　　计算机科学与技术学院　　实验教学中心　　XX年6月20　　日　　实验项目名称：控制器及微指令系统的操作与运用　　一、实验目的　　1.了解模型机中微指令的重要性以及如何进行设计微指令。　　2.熟悉COPXX的微指令设计系统。　　二、实验内容　　1.根据实验要求用COPXX的智能化汇编语言编译器以及模型机进行微指令以及微程序设计。　　2.将已经编译好的微指令和微程序下载到模型机当中进行实际操作。　　三、实验用设备仪器及材料　　计算机、伟福COPXX系列计算机组成原理实验系统　　四、实验原理　　COPXX模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、　　工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、　　堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令　　寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。其中运　　算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。　　微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。　　模型机为8位机，数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与16位机相同。相比而言　　8位机实验减少了烦琐的连线，但其原理却更容易被学生理解、吸收。模型机的指令码为8位，　　根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器，在　　微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。而在　　组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。在本模型机中，一条指令最多分四个　　状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各　　种功能。模型机有24位控制位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。24位控制位分别介绍如下：　　XRD：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。　　EMWR：程序存储器EM写信号。　　EMRD：程序存储器EM读信号。　　PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。　　EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR和EMRD决定是将DBUS数据写到EM中，还是从EM读出数据送到DBUS。　　IREN：将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPC。　　EINT：中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。　　ELP：PC打入允许，与指令寄存器的IR3、IR2位结合，控制程序跳转。　　MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MAR。　　MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。　　OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里。　　STEN：将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。　　RRD：读寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。　　RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。　　CN：决定运算器是否带进位移位，CN=1带进位，CN=0不带进位。　　FEN：将标志位存入ALU内部的标志寄存器。　　X2：X2、X1、X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的寄存器。　　X1：　　X0：　　WEN：将数据总线DBUS的值打入工作寄存器W中。　　AEN：将数据总线DBUS的值打入累加器A中。　　S2：S2、S1、S0三位组合决定ALU做何种运算。　　S1：　　S0：　　微指令集实例：　　五、实验操作步骤　　1.回顾前面所学知识　　2.利用控制信号知识及微指令实例设计新汇编指令集　　通过调节控制信号，完成微指令设计　　3.用新设计的汇编指令集设计程序，并成功运行　　4.此程序完成功能如下：　　将33H，44H，55H分别写入30,31,32空间，将最大值存入35空间　　编写程序如下：　　CHSA,#33H　　CHS30H,A　　数学与计算机学院计算机组成原理实验报告　　年级*****级学号**********姓名*****成绩专业网络工程实验地点主楼528指导教师何欣枫实验项目CPU指令译码器实验日期XX-12-5一、实验目的　　理解指令译码器的作用和重要性。学习设计指令译码器。　　二、实验原理　　指令