七基本模型机的设计与实现

实验七 基本模型机的设计与实现一 实验目的(1) 在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统,构造一台基本模型计算机. (2） 为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念二 实验设备 TDN—CM＋＋计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。三 实验内容 1) 实验原理 部件实验过程中,各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成,CPU 从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一个微程序. 本实验采纳五条机器指令：IN(输入),ADD(二进制加法),STA(存数），OUT（输出)，JMP（无条件转移）。其指令格式如下（前 4 位为操作码）： 助记符 机器指令码 说明 IN 00000000 “INPUT DEVICE"中的开关状态 → R0 ADD addr 0001 0000 ×××××××× R0+[addr］ → R0 STA addr 0010 0000 ×××××××× R0 → [addr] OUT addr 0011 0000 ×××××××× [addr］ → LED JMP addr 0100 0000 ×××××××× addr → PC 其中：:IN 为单字长（8 位)，其余为双字长指令，××××××××为 addr 对应的二进制地址码. 为了向 RAM 中装入程序和数据,检查写入是否正确,并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序。 ＊ 存储器读操作(KRD）：拨动总清开关 CLR 后，控制台开关 SWB、SWA 为“0 0"时,按 START 微动开关，可对 RAM 连续手动读操作。 * 存储器写操作（KWE）：拨动总清开关 CLR 后，控制台开关 SWB、SWA 置为“0 1”时，按 START 微动开关可对 RAM 进行连续手动写入。 * 启动程序：拨动总清开关 CLR 后，控制台开关 SWB、SWA 置为“1 1”时，按 START微动开关，即可转入到第 01 号“取址”微指令,启动程序运行.上述三条控制台指令用两个开关 SWB,SWA 的状态来设置，其定义如表 4 所示。 表 4 控制台的开关设置SWBSWA控制台指令001011读内存(KRD)写内存（KWE)启动程序(RP）根据以上要求，可设计数据通路框图，如图 19 所示。微指令定义如表 4 所示。 系统涉及到的微程序流程如图 21 所示.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...