1 实验四 基本模型机设计与实现 一、 实验目的 1． 在掌握部件单元电路实验的基础上，将微程序控制器模块与运算器模块、存储器模块组合成一起，组成一台基本模型计算机。 2． 用微程序控制器来控制模型机的数据通道。 3． 通过 CPU 运行五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，建立利用指令控制整机（输入、输出、运算、存储系统）的概念。 二、 实验设备 计算机组成原理实验仪一台，PC 机一台，排线若干。 三、 实验原理 （1） 实验数据框图如图 4-1 所示： 图 4-1 基本模型机数据通道框图 （2） 在模型机实验中，数据通道的控制将由微程序控制器来完成，CPU 从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个指令周期，是由微指令组成的序列来完成的，即一条机器指令对应一个微程序。 （3） 本实验我们将五条机器指令及有关数据写入 RAM 和 ROM 中。通过 CPU 运行由五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。 （4） 微指令格式： 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 A B C UA5 UA4 UA3 UA2 UA1 uA0 2 A 字段 B 字段 C 字段 其中A8、A9 是 2：4 译码器（74LS139）的输入端，Y0、Y1、Y2、Y3 是译码器输出端，其电路结构如下： 其中Y0 为 SW-B，Y1 为 CE，Y2 为 LED-B，Y3 为空。 （5） 微程序流程图如下： 运行微程序 15 14 13 选择 12 11 10 选择 9 8 7 选择 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRi 0 0 1 RS-B 0 0 1 P（1） 0 1 0 LDDR1 0 1 0 RD-B 0 1 0 P（2） 0 1 1 LDDR2 0 1 1 R1-B 0 1 1 P（3） 1 0 0 LDIR 1 0 0 299-B 1 0 0 P（4） 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU-B 1 0 1 AR 1 1 0 LDAR 1 1 0 PC-B 1 1 0 LDPC 3 图4-2 基本模型机微程序流程图 （6） 微指令二进制代码表如表 4.2 所示： 表 4.2 微地址 S3 S2 S1 S0 M CN W E A9 A8 A B C UA5---UA0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 02 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1...
