计算机组成原理实验报告.doc

【计算机组成原理实验报告】 本实验报告主要涵盖了计算机组成原理的基本知识，旨在通过实践加深对计算机内部工作原理的理解。实验的主要目标包括理解计算机的基本结构、指令执行流程、微程序控制器设计以及如何构建一个基本模型计算机。 一、实验目的 1. 通过实验，学生能够深入理解计算机的基本功能和组成结构，这包括了计算机硬件各组成部分的作用，如CPU、内存、输入输出设备等。 2. 学习并掌握不同类型的指令在计算机中的执行过程，这涉及了指令的解析、执行和结果的存储。 3. 微程序控制器的设计是实验的重点之一，学生需要学习如何配置LPM_ROM，了解微程序控制信号的生成。 4. 在掌握了各个部件单元电路的基础上，将这些单元组成一个完整的系统，形成一个基本模型计算机。 5. 定义并实现五条机器指令，编写相应的微程序，通过实际操作调试，掌握计算机的整体运作概念和微程序设计方法。 6. 通过完整计算机设计的实践，全面理解并熟练掌握微程序控制方式计算机的设计技巧。 二、实验原理 1. 实验中，微程序控制器自动产生各部件的控制信号，使得数据通路在微过程控制下完成特定功能。一条机器指令的执行由一系列微指令组成，每个微指令对应一个步骤。 2. 指令格式采用了寄存器直接寻址方式，包括操作码、源寄存器和目的寄存器。例如，IN、ADD、STA、OUT和JMP指令，每条指令都有对应的二进制机器码和功能说明。 3. 控制台操作微程序用于与RAM的交互，如KRD（内存读）、KWE（内存写）和RP（启动程序）。通过控制台的SWA和SWB开关设定，可以实现对RAM的操作和程序启动。 三、微代码设计 24位微代码定义了微地址、ALU操作选择信号、ALU操作方式、进位标志、RAM控制信号以及其他控制信号。这些信号协同工作，确保计算机按照预定的微指令序列执行任务。 四、数据通路框图 数据通路框图展示了计算机内部数据流动的路径，包括微地址信号、ALU操作选择信号、进位标志、RAM控制信号等，它们共同构成了计算机的“神经网络”。 通过本次实验，学生不仅能理论联系实际，掌握计算机组成原理的基本知识，还能提升分析问题和解决问题的能力，为今后深入学习计算机系统和相关技术打下坚实基础。