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实验六 基本模型机设计

实验六 基本模型机设计. 前面的部件实验中，我们分别接触了存储器，控制器，运算器和系统总线，本次实验将 CPU 作为一个整体 CPU 基本功能：读取并执行指令 CPU 由运算器、控制器和寄存器组成 运算器完成数据计算或处理 控制器控制数据和指令的进出 寄存器用于暂存数据和指令. 实验六 基本模型机设计. CPU 要完成的工作： 取指令：读主存，装入寄存器 解释指令：指令译码，决定动作 取数据：读取指令操作数 处理数据：对操作数进行算术或逻辑运算 写数据：将执行结果写到主存或 I/O 指令周期和机器周期 一个指令周期由若干机器周期组成

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实验六 基本模型机设计

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Presentation Transcript

  1. 实验六 基本模型机设计 • 前面的部件实验中，我们分别接触了存储器，控制器，运算器和系统总线，本次实验将CPU作为一个整体 • CPU基本功能：读取并执行指令 • CPU由运算器、控制器和寄存器组成 • 运算器完成数据计算或处理 • 控制器控制数据和指令的进出 • 寄存器用于暂存数据和指令

  2. 实验六 基本模型机设计 • CPU要完成的工作： • 取指令：读主存，装入寄存器 • 解释指令：指令译码，决定动作 • 取数据：读取指令操作数 • 处理数据：对操作数进行算术或逻辑运算 • 写数据：将执行结果写到主存或I/O • 指令周期和机器周期 • 一个指令周期由若干机器周期组成 • 一个机器周期由若干时钟周期组成 • 时钟周期是计算机最小处理单位

  3. 实验六 基本模型机设计 • 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 • 运算器实验中对74LS181芯片的控制 • 存储器实验中对存储器芯片的控制信号 • 对输入设备的控制 • 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。 • 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段微程序。

  4. 实验六 基本模型机设计 • 指令包括操作码和地址码 • 操作码指定操作的性质，采用的位数越多，则能够表示的指令越丰富，但同时需要占用更大的存储空间 • 地址码表示该操作相关的数据，可以是操作数，也可以是操作数存放的地址 • 指令所操作数的数量

  5. 实验六 基本模型机设计 • 指令寻址 • 顺序寻址：PC自增 • 跳跃寻址：直接修改PC或进行位移 • 几种主要的操作数寻址方式 • 立即寻址：操作数本身 • 直接寻址：操作数地址 • 间接寻址：操作数地址的内容 • 寄存器寻址：寄存器内容即操作数 • 寄存器间接寻址：寄存器内容即操作数地址 • 相对寻址：PC与地址偏移量之和

  6. 实验六 基本模型机设计 • 实验目的 • 构建基本模型计算机 • 调试机器指令和相应的微指令 • 实验原理 • 所有部件控制信号由微程序控制器产生 • 一条机器指令从取出到执行结束由相应的微指令序列完成 • 五条机器指令IN、ADD、STA、OUT、JMP • 两段微程序，分别采用P(1)和P(4)测试字 • P(1)测试IR7~IR4，P(4)测试SWB，SWA

  7. 实验六 基本模型机设计 • 实验步骤 • 编写机器指令和微指令，可参考：c:\tangdu\CMPP\sample\EX1.txt • 连接实验线路（P89图） • 手动写入程序并调试 • 联机写入程序并调试

  8. 实验六 基本模型机设计 • 实验接线图

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