基本模型机实验
实验四++基本模型机实验
实验四基本模型机实验第二部分综合实验2.1基本模型机实验一.实验目的1. 在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，将第一部分中的各单元组成系统，构造一台基本模型计算机。
2. 本实验定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试运行，形成整机概念。
二.实验设备1. ZYE1601B计算机组成原理教学实验箱一台，排线若干。
2. PC机一台。
三.实验原理在第一部分的单元实验中，所有的控制信号是人为用SWITCH单元产生的，但是在实际的CPU中，所有的控制信号都是由CPU自动产生的。
所以在本次实验中我们用微程序来控制，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条微程序。
本实验设计了五条机器指令，其指令格式如下：助记符机器指令码说明IN 00000000 ；输入，“INPUT”设备中的开关状态→R0 ADD addr 00010000 XXXXXXXX ；二进制加法，R0＋［addr］→R0STA addr 00100000 XXXXXXXX ；存数，R0→［addr］OUT addr 00110000 XXXXXXXX ；输出，［addr］→BUSJMP addr 01000000 XXXXXXXX ；无条件转移，addr→PC机器指令码的前4位为操作码。
其中IN为单字长，其余为双字长指令，XXXXXXXX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（READ）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“00”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。
存储器写操作（WRITE）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SW A设置为“01”时，按START微动开关可对RAM进行连续手动写入。
基本模型机的设计与实现实验报告
基本模型机的设计与实现实验报告本文将围绕“基本模型机的设计与实现实验报告”进行分析和阐述。
基本模型机的设计与实现是计算机系统课程中的重点内容，是学生理解计算机系统的核心；设计和实现基本模型机需要学生掌握计算机组成原理的基本知识，能够编写汇编语言程序和理解存储器层次结构等相关概念。
一、实验目的本次计算机系统实验的目的是掌握CPU的设计与实现，以及理解汇编语言的底层执行过程。
通过本次实验，学生可以深入了解计算机系统的基本组成部分，从而提高对计算机实现原理的认识和理解。
二、实验中设计与实现模型机的步骤1、确定模型机性能要求根据实验要求，我们需要设计出一个能够运行汇编语言程序的模型机。
此时，我们需要确定模型机的性能需求，如运行速度、存储容量和输入输出设备等方面。
2、设计和实现CPU在模型机中，CPU是核心部件，所以首先需要设计和实现CPU。
CPU需要包括寄存器、算术逻辑单元、控制器和取指令等组成部分。
由于我们使用的是逻辑电路实现，所以需要进行逻辑门设计，采用Verilog语言来实现。
3、设计和实现存储器存储器是CPU所需的重要组成部分之一，我们需要为CPU设计实现一套存储器，包括RAM和ROM两部分，其中RAM用于存储数据，ROM用于存储指令。
4、设计和实现输入输出设备在模型机中，输入输出设备也是必不可少的部分。
我们需要设计并实现一套输入输出设备，用于用户输入指令和数据，以及模型机输出结果。
5、编写汇编程序在完成模型机的设计和实现后，我们需要编写汇编程序来测试模型机的功能是否正常。
我们可以编写一些简单的汇编程序来测试模型机的运行速度和结果准确性。
三、实验结果与分析经过实验，我们成功地设计并实现了一套基本模型机，并编写了一些简单的汇编程序进行测试。
模型机具有较高的运行速度和存储容量，并且可以实现输入输出设备的基本功能。
同时，我们也发现了一些问题，如指令与数据存储的冲突等，需要进一步改进。
在完成实验过程中，我们深刻理解了计算机系统的结构和运作原理，提高了对计算机系统的认识和理解能力。
简单模型机实验报告
简单模型机实验报告篇一：模型机实验报告HUNAN UNIVERSITY课程实习报告题目：模型机学生姓名学生学号 XX0801328专业班级计算机科学与技术（3）班指导老师方恺晴完成日期 XX.5.28思考题：1. 给定一个复合运算式子以及指令码IR[7..5]与八位BUS总线对应情况。
要求写出七条指令新的指令码并写出复合运算执行mif文件。
修改模型机电路调试程序以实现复合运算。
例：已知A=55H，B=8AH，C=F0H；IR[7..5]对应BUS8,BUS1,BUS3；写出(Aplus/B)^(/(/CplusB))的mif文件，并在模拟机上实现。
答：模拟机电路修改如下：存储器预设指令重设：计算结果：(A+/B)^(/(/C+B))=42H2. Microcomputer.vhd代码中进程ct1，ct2，ct3，ct4功能划分依据是什么？ct1：微序列控制器下址跳转。
ct2：实现各种指令，主要集中在实现从存储器或者寄存器释放数据到总线上。
ct3：完成各种指令，从总线上装载数据到相应的存储器或者寄存器中。
ct4：生成下址，判断下址生成方式，根据不太那个的方式生成下址。
3. Microcomputer.vhd代码中如何定义并初始化RAM？type ram is array(0 to 37)of std_logic_vector(7 downto 0); --38*8ramsignal ram8:ram:=(x”20”, x”1e”, x”80”, x”40”, x”20”, x”20”, x”1d”, x”c0”, x”20”, x”40”, x”21”, x”20”, x”1f”, x”80”, x”40”, x”22”, x”20”, x”1e”, x”c0”, x”22”, x”80”, x”e0”, x”21”, x”40”, x”23”, x”60”, x”23”, x”a0”, x”00”, x”55”, x”8a”, x”f0”,others=>x”00”) –initialize ram44. Microcomputer.vhd代码中bus_reg_t2 将ram8存储器中对应于ar中地址单元的数据取出来放到bus_reg_t2寄存器中。
基本模型机的设计与实现 计算机组成实验教程
基本模型机的设计与实现计算机组成实验教程
基本模型机的设计与实现是计算机组成实验教程的重要部分，以下是基本步骤：
1. 确定设计目标：首先，需要明确模型机的设计目标。
这可能包括理解计算机的基本组成，掌握部件之间的交互，以及理解计算机的控制原理和过程。
2. 选择实验设备：根据实验需求，选择适合的实验设备。
例如，可以选择一个具有微程序控制功能的实验系统，如Dais-CMX16+计算机组成原理教学实验系统。
3. 设计实验方案：根据实验目标和设备，设计具体的实验方案。
这可能包括如何将各个部件组合在一起，如何通过微程序控制器来控制数据通道，以及如何编写和调试机器指令等。
4. 实施实验：按照实验方案进行操作，并记录实验过程和结果。
这可能包括连接实验线路，编写和调试程序，以及在模型计算机上运行和测试程序等。
5. 分析实验结果：对实验结果进行分析，并与预期结果进行比较。
如果实验结果不符合预期，需要找出原因并修正实验方案。
6. 撰写实验报告：最后，需要撰写实验报告，总结实验过程、方法和结果，并讨论可能的改进和扩展。
以上步骤仅供参考，建议查阅计算机组成实验教程或者咨询专业人士获取更多帮助。
简单模型机实验报告
简单模型机实验报告篇一：模型机实验报告HUNAN UNIVERSITY课程实习报告题目：模型机学生姓名学生学号 XX0801328专业班级计算机科学与技术（3）班指导老师方恺晴完成日期思考题：1. 给定一个复合运算式子以及指令码IR[7..5]与八位BUS总线对应情况。
要求写出七条指令新的指令码并写出复合运算执行mif文件。
修改模型机电路调试程序以实现复合运算。
例：已知A=55H，B=8AH，C=F0H；IR[7..5]对应BUS8,BUS1,BUS3；写出(Aplus/B)^(/(/CplusB))的mif文件，并在模拟机上实现。
答：模拟机电路修改如下：存储器预设指令重设：计算结果：(A+/B)^(/(/C+B))=42H2. Microcomputer.vhd代码中进程ct1，ct2，ct3，ct4功能划分依据是什么？ct1：微序列控制器下址跳转。
ct2：实现各种指令，主要集中在实现从存储器或者寄存器释放数据到总线上。
ct3：完成各种指令，从总线上装载数据到相应的存储器或者寄存器中。
ct4：生成下址，判断下址生成方式，根据不太那个的方式生成下址。
3. Microcomputer.vhd代码中如何定义并初始化RAM？type ram is array(0 to 37)of std_logic_vector(7 downto 0); --38*8ramsignal ram8:ram:=(x”20”, x”1e”, x”80”, x”40”, x”20”, x”20”, x”1d”, x”c0”, x”20”, x”40”, x”21”, x”20”, x”1f”, x”80”, x”40”, x”22”, x”20”, x”1e”, x”c0”, x”22”, x”80”, x”e0”, x”21”, x”40”, x”23”, x”60”, x”23”, x”a0”, x”00”, x”55”, x”8a”, x”f0”,others=>x”00”) –initialize ram44. Microcomputer.vhd代码中bus_reg_t2 将ram8存储器中对应于ar中地址单元的数据取出来放到bus_reg_t2寄存器中。
模型机实验报告范文
模型机实验报告范文实验报告：模型机引言模型机是一种能够模拟真实飞行原理的飞行模拟器设备。
它具有模拟真实飞行环境的能力，并用电子方式提供各种飞行动作的控制和监测。
本实验报告旨在介绍模型机的原理和应用，并通过实验来验证模型机的飞行能力和准确性。
一、模型机的原理1.动力系统：模型机的动力系统由电动机、电调器和螺旋桨组成。
电动机提供动力，电调器控制电机的转速，螺旋桨则产生推力。
通过调节电机的转速和螺旋桨的角度，可以控制模型机的飞行状态和动作。
2.飞行姿态控制系统：模型机的姿态控制系统由陀螺仪和加速度计组成。
陀螺仪可以感知模型机的倾斜和转动，加速度计可以感知模型机的加速度。
通过对陀螺仪和加速度计的信号进行处理，可以对飞行姿态进行控制。
3.遥控系统：模型机的遥控系统包括遥控器和接收机。
遥控器由飞行员通过手柄进行控制，接收机接收遥控信号并将其转化为模型机动作。
遥控器可以控制模型机的方向、高度和速度等参数。
二、实验方法本实验使用一架模型机进行飞行模拟实验。
实验过程包括以下步骤：1.检查模型机的动力系统，确保电动机和螺旋桨工作正常。
2.检查模型机的姿态控制系统，确保陀螺仪和加速度计的正常工作。
3.进行遥控系统的校准，确保遥控信号的准确传输。
4.在开阔的空地上进行飞行实验。
首先以低速起飞，然后在空中进行一系列动作，如直线飞行、转弯、盘旋等。
通过遥控器控制模型机的动作，并通过观察和记录模型机的运动轨迹来验证模型机的飞行能力和准确性。
三、实验结果通过实验观察和记录，我们发现模型机在飞行过程中表现出良好的飞行能力和准确性。
它能够根据遥控器的指令进行各种飞行动作，如上升、下降、前进、后退、左转、右转等。
模型机的姿态控制系统能够保持模型机的水平飞行，并根据遥控信号进行相应的调整。
同时，模型机的动力系统能够提供足够的动力，使模型机能够在空中稳定飞行。
四、实验讨论1.模型机的飞行性能受到多种因素的影响，如风速、湿度、温度等。
在实际飞行中，飞行员需要根据实际情况进行相应的调整和控制。
基本模型机系统实验报告
一、实验目的1. 了解计算机的基本组成和原理，熟悉计算机硬件和软件的关系。
2. 掌握基本模型机的搭建方法和调试技巧。
3. 通过实验加深对计算机指令系统、微程序控制器和存储器等概念的理解。
二、实验原理计算机是由硬件和软件两部分组成的，硬件主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等，软件则是指挥计算机完成各种任务的程序。
本实验通过搭建一个基本模型机，模拟计算机的基本工作过程，让学生深入了解计算机的组成和原理。
三、实验环境1. 实验设备：基本模型机实验箱、连接线、电源、计算机等。
2. 实验软件：Dais-CMH/CMH计算器组成原理教学实验系统。
四、实验内容1. 搭建基本模型机（1）根据实验箱的说明，将CPU、存储器、输入输出设备等硬件连接好。
（2）连接好电源，确保各部分电路正常工作。
（3）使用Dais-CMH/CMH计算器组成原理教学实验系统，编写控制程序，实现基本模型机的运行。
2. 调试基本模型机（1）检查硬件连接是否正确，确保电路无短路、断路等问题。
（2）编写控制程序，实现基本模型机的指令系统。
（3）通过调试，使基本模型机能够按照预期的工作流程运行。
3. 实验步骤（1）搭建基本模型机1）将CPU、存储器、输入输出设备等硬件连接好。
2）连接好电源，确保各部分电路正常工作。
3）使用Dais-CMH/CMH计算器组成原理教学实验系统，编写控制程序，实现基本模型机的运行。
（2）调试基本模型机1）检查硬件连接是否正确，确保电路无短路、断路等问题。
2）编写控制程序，实现基本模型机的指令系统。
3）通过调试，使基本模型机能够按照预期的工作流程运行。
4. 实验结果与分析（1）实验结果通过搭建和调试基本模型机，成功实现了计算机的基本工作过程，包括取指、译码、执行、存储等步骤。
（2）实验分析1）通过实验，加深了对计算机基本组成和原理的理解，认识到硬件和软件的紧密关系。
2）掌握了基本模型机的搭建方法和调试技巧，为以后的学习奠定了基础。
计算机组成原理 实验六 基本模型机实验
五、实验步骤2
五、实验步骤3
六、实验数据1
1、当外部开关量输入KD0~KD7为00000111，运行程 序后检查存数单元0BH中的结果是否正确。 2、当外部开关量输入同上，若运行程序后希望存 数单元0BH中的结果是0FH，则应该如何修改模型机监 控程序的16进制格式文件（文件名C8JHE1）？
五、实验步骤 1
⑴ 连接线路，仔细查线无误后，接通电源。
⑵计算机单击“开始菜单”→程序 →DVCC组成原理C8JH，
⑶软件界面单击“联接”工具按钮，应保证实验仪与计算机已经建立连接 ⑷选择实验项目“基本模型机的设计与实现” ⑸单击“打开”工具按钮，选择文件C8JHE1，单击打开，屏幕左侧，出现文 件内容，即微程序代码 ⑹单击“调试”工具按钮，下载打开的源程序文件，然后可以单步机器指令， 单步执行微指令，屏幕会出现数据的流图。
二、实验环境
硬件：DVCC－C8JH 实验箱。 计算机 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，实验计算机数据通路的 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。
请将结果填写在实验报告中。
实验四 讲解结束 实验开始
实验四 基本模型机的设计与实现
1
实验目的要求
2
实验环境
3 4 5
实验内容 实验线路连接 实验步骤
6
实验数据
一、实验目的要求
1、在掌握部件单元电路实验的基础上，进一 步将其组成系统以构造一台基本模型实验 计算机。 2、设计五条机器指令，并编写相应的微程序， 具体上机调试，掌握整机软硬件组成概念。
模型机实验报告
模型机实验报告模型机实验报告一、引言模型机是一种用来模拟真实飞行器的小型飞行模型。
通过对模型机的设计、搭建和调试，可以深入了解飞行器的结构和原理，提高对飞行器的认识和理解。
本文将介绍我所进行的一次模型机实验，并对实验结果进行分析和总结。
二、实验目的本次实验的目的是通过搭建一架模型机，探究其飞行性能和稳定性，并对模型机进行相应的调试和优化。
通过实验，我们希望能够了解模型机的飞行原理，提高对空气动力学和飞行控制的理解。
三、实验材料和方法1. 实验材料：a. 模型机组件：包括机翼、机身、尾翼、电机、螺旋桨等。
b. 遥控器：用于控制模型机的飞行姿态和动作。
c. 电池：为模型机提供动力。
d. 降落伞：用于模型机降落时减慢速度。
2. 实验方法：a. 搭建模型机：根据设计图纸和说明书，将模型机的各个组件进行组装和连接。
b. 调试模型机：通过遥控器对模型机进行飞行姿态和动作的调试，确保模型机能够平稳飞行。
c. 进行飞行实验：将模型机投放到空中，观察其飞行状态和性能。
d. 数据分析和总结：根据实验结果，对模型机的飞行性能和稳定性进行分析和总结。
四、实验结果在实验过程中，我们成功搭建了一架模型机，并进行了多次飞行实验。
通过观察和记录实验数据，我们得到了以下实验结果：1. 飞行性能：模型机在飞行过程中，能够稳定地在空中飞行，并且能够完成一些基本的动作，如上升、下降、转弯等。
模型机的飞行速度和高度可以通过遥控器进行调节和控制。
2. 稳定性：模型机在飞行过程中表现出较好的稳定性。
即使在风力较大的情况下，模型机也能够保持相对平稳的飞行姿态，并能够自动调整飞行姿态以保持平衡。
3. 飞行时间：模型机的飞行时间受限于电池的容量和电机的功率。
在实验中，我们发现模型机的飞行时间大约为10-15分钟，之后需要更换电池。
五、实验分析和总结通过对实验结果的分析和总结，我们可以得出以下结论：1. 模型机的飞行性能和稳定性受到多种因素的影响，包括机翼的设计、重心的位置、电机的功率等。
实验五 基本模型机实验
计算机组成原理
4
2．装入机器程序
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）： 控制台开关SWB、 SWA为“00”时，按START微动开关，可对RAM 连续手动读操作。 存储器写操作（KWE）：控制台开关SWB、 SWA为“01”时，按START微动开关，可对RAM 连续手动写入。 本次将写好的机器指令和微指令用联机软件的 传送文件功能（F4）将该格式文件传人实验系统 即可。
表5-1 SWB、SWA的状态
SWB 0 0 1
2011.5.20
SWA 0 1 1
计算机组成原理
控制台指令 读内存（KRD） 写内存（KWE） 启动程序（RP）
6
3．指令格式 微指令字长共24位，其控制位顺序如下：
2011.5.20
计算机组成原理
7
ALU控制字段：S3、S2、S1、S0、M、Cn， 它们的二进制组合用于控制ALU的工作模式，具 体含义参见运算器实训中关于ALU的介绍。 存储器读写控制字段：WE，用于控制存储器的 读写控制，详细的介绍参见存储器实验。 片选字段：CE，LDPC的组合将会对存储器、 输入、输出设备进行片选。 A、B、C字段分别是3位二进制的组合，它们分 别作为译码器的输入，然后输出各种控制信号， 其含义将如上表所示，A、B、C字段输入与输出 信号。
2011.5.20
计算机组成原理
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5．系统微程序 系统涉及到的微程序流程见下图所示，当 执行“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 是所有为程序都使用的公用微指令，因此 P(1)的测试结果出现多路分支。本级用指令 寄存器的前4位（IR7-IR4）作为测试条件， 出现5路分支，占用5个固定微地址单元。
基本模型机实验报告
基本模型机实验报告一、实验目的本实验旨在通过构建一个基本模型机，深入了解计算机的工作原理，包括数据的二进制表示、指令执行、内存管理以及简单的输入输出。
二、实验设备1. 微处理器（如 Intel 8080）2. 存储器芯片（如 Intel 2114）3. 输入设备（如开关或键盘）4. 输出设备（如LED灯或显示器）5. 电源三、实验步骤步骤一：构建模型机根据实验设备，将微处理器、存储器、输入设备和输出设备连接起来，形成一个简单的模型机。
确保所有连接正确无误，电源供应稳定。
步骤二：数据表示与存储在模型机中，使用二进制数表示数据。
将数据存储在存储器中，并观察数据在存储器中的表示形式。
例如，使用开关模拟二进制数的0和1，将开关按下表示0，不按下表示1。
步骤三：指令执行编写简单的汇编指令，如加法指令，并在模型机上执行。
观察指令的执行过程，包括取指令、解码指令、执行指令和写回结果等步骤。
步骤四：内存管理模拟内存的读写操作，了解内存地址的概念以及如何通过地址访问存储在内存中的数据。
观察内存地址的增加和减少对数据读写的影响。
步骤五：输入输出操作通过输入设备输入数据，观察模型机如何将输入的数据存储在内存中。
然后通过输出设备输出数据，了解输出数据的表示形式。
四、实验结果与分析通过本次实验，我们了解了计算机的基本工作原理，包括数据的二进制表示、指令执行、内存管理和输入输出操作。
在实验过程中，我们观察到微处理器负责执行指令，存储器用于存储数据和指令，输入设备用于输入数据，输出设备用于输出数据。
此外，我们还了解了内存地址的概念以及如何通过地址访问存储在内存中的数据。
五、结论与建议本次实验使我们深入了解了计算机的基本工作原理，并掌握了构建简单模型机的方法。
为了进一步提高实验效果，建议在未来的实验中增加更多的设备和功能，例如中断处理、多任务处理等，以便更全面地了解计算机的工作原理。
同时，建议在实验过程中注重细节和观察，以便更好地理解实验结果和原理。
基本模型机实验
基本模型机实验实验目的:理解微程序结构CU设计方法理解机器指令与微程序之间的关系掌握简单模型机CU的设计方法。
实验原理：1.基本模型机使用的实验台模块基本模型机应包括计算机系统的五大部件，相应地，在使用实验台构造模型机时，涉及到以下模块，必须完成其数据线（扁缆）和各种控制信号线的连接。
运算器模块– ALU；指令部件模块、时序启停控制模块、微程序模块- 这些模块合在一起，相当于计算机系统中的CU；存储器模块- 可存储机器指令，用于验证模型机的运行情况；输入模块– 通过开关输入二进制数据；输出模块– 通过LED显示从数据总线上输出的八位数据。
2.基本模型机制持的指令系统实验台支持的基本模型机实验中，模型机支持的指令集包括五条指令，其机器指令形式如下：助记符机器指令格式操作IN R0，SW 0010 0000 将输入模块开关输入值送入寄存器R0 ADD R0，[addr] 0100 0000 xxxxxxxx 双字节指令，第二字节为访存操作数的地址。
STA [addr]，R0 0110 0000 xxxxxxxx 同上。
将R0寄存器的值存入地址addr对应的内存单元中。
OUT[addr],LED 1000 0000 xxxxxxxx 同上。
将内存地址addr对应单元的内容输出到输出模块，由LED显示。
JMP addr 1010 0000 xxxxxxxx 同上。
给PC赋值addr，控制程序跳转到addr处执行。
3.微程序设计基本模型机中实现CU控制的微程序共有6段，分别是取指周期微程序，和五条机器指令各自的执行周期微程序。
其结构如下图所示：其中，需要说明的是条件P（1），这个测试出现在取指周期结束时，系统需要根据机器指令的操作码字段（机器指令的前三位）进行散转，分别转入相应的执行周期微程序中执行。
系统采用的微指令定义格式为23位微操作控制字段采用直接控制过直接控制产生，3位长的一控制信号在微命令中的下标与式为：3位6位接控制和字段直接控制相结合的方法，其中20个微控制长的一个字段译码后产生8个微控制信号（未全部定义下标与含义对应关系如下图所示：微控制信号通部定义），各微CBAAR未用PX3A9A83130292827262524CELOADCNMS0S1S2S32322212019181716LDPC13LDIR12LDDR211LDDR110LDR09WE8PX215LDAR14UA0UA1UA2UA3UA4UA53130292827262524PX1SW-B基本模型机的微程序清单：微地址 32位长度的微指令 M00 00 00 00 80 M01 20 00 60 40 M02 00 80 10 12 M03 00 80 40 20 M04 00 80 08 A0 M05 80 00 04 60 M06 40 29 02 80 M07 00 80 40 68 M08 00 00 00 80 M09 00 00 02 81 M0A 20 00 60 C0 M0B 20 00 60 E0 M0C 20 00 60 C8 M0D 20 00 60 A8 M0E 20 00 60 E8 M0F 20 00 60 98 M10 00 40 20 89 M11 20 00 60 48 M12 00 80 01 89 M13 00 80 40 28 M14 03 80 00 80 M15 00 C0 20 80 M16 80 80 01 80 4. 实验方法按下数字‘1’后，在按下[装载]键，将基本模型机的微程序转载到实验台的微程序模块之控制存储器中。
基本模型机的设计与实现
南京晓庄学院信息工程学院计算机组成原理课程实验报告实验名称：基本模型机的设计与实现年级专业班级：14 级计算机专业专本1班班级学号： 14131521 姓名：殷宇翔学号：姓名：学号：姓名：时间： 2016 年 12 月 10 日一、实验目的、要求：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以构造一台基本模型实验计算机。
2、设计五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试，掌握整机软硬件组成概念。
二、实验仪器设备、器件及环境：三、实验方法、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，实验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。
⑴有关微控制器部分在前一实验中已详细介绍⑵主存储器的读、写和运行为了向主存储器RAM中装入程序或数据，并且检查写入是否正确以及能运行主存储器中的程序，必须设计三个控制操作微程序。
·存储器读操作：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“0 0”时，按要求连线后，连续按“启动运行”开关，可对主存储器RAM连续手动读操作。
·存储器写操作：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“0 1”时，按要求连线后，再按“启动运行”开关，可对主存储器RAM进行连续手动写入。
·运行程序：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“1 1”时，按要求连线后，再按“启动运行”开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。
上述三条控制指令用两个开关SWC、SWA的状态来设置，其定义如下：⑶指令寄存器介绍指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送到指令寄存器。
指令划分为操作码和地址码字段，由二进制构成，为了执行任何一条给定的指令，必须对操作码进行测试P(1)，通过节拍脉冲T4的控制以便识别所要求的操作。
简单模型机实验报告
简单模型机实验报告篇一：模型机实验报告HUNAN UNIVERSITY课程实习报告题目：模型机学生姓名学生学号 XX0801328专业班级计算机科学与技术（3）班指导老师方恺晴完成日期 XX.5.28思考题：1. 给定一个复合运算式子以及指令码IR[7..5]与八位BUS总线对应情况。
要求写出七条指令新的指令码并写出复合运算执行mif文件。
修改模型机电路调试程序以实现复合运算。
例：已知A=55H，B=8AH，C=F0H；IR[7..5]对应BUS8,BUS1,BUS3；写出(Aplus/B)^(/(/CplusB))的mif文件，并在模拟机上实现。
答：模拟机电路修改如下：存储器预设指令重设：计算结果：(A+/B)^(/(/C+B))=42H2. Microcomputer.vhd代码中进程ct1，ct2，ct3，ct4功能划分依据是什么？ct1：微序列控制器下址跳转。
ct2：实现各种指令，主要集中在实现从存储器或者寄存器释放数据到总线上。
ct3：完成各种指令，从总线上装载数据到相应的存储器或者寄存器中。
ct4：生成下址，判断下址生成方式，根据不太那个的方式生成下址。
3. Microcomputer.vhd代码中如何定义并初始化RAM？type ram is array(0 to 37)of std_logic_vector(7 downto 0); --38*8ramsignal ram8:ram:=(x”20”, x”1e”, x”80”, x”40”, x”20”, x”20”, x”1d”, x”c0”, x”20”, x”40”, x”21”, x”20”, x”1f”, x”80”, x”40”, x”22”, x”20”, x”1e”, x”c0”, x”22”, x”80”, x”e0”, x”21”, x”40”, x”23”, x”60”, x”23”, x”a0”, x”00”, x”55”, x”8a”, x”f0”,others=>x”00”) –initialize ram44. Microcomputer.vhd代码中bus_reg_t2 将ram8存储器中对应于ar中地址单元的数据取出来放到bus_reg_t2寄存器中。
实验六 基本模型机实验
实验六 基本模型机实验一、 实验目的1. 掌握微程序执顺序强制改变的原理2. 掌握机器指令与微程序的对应关系。
3. 掌握机器指令的执行流程。
4.掌握机器指令的微程序的编制、写入。
二、 实验设备TDN －CM ＋计算机组成原理教学实验系统。
三、 实验原理E 1E 2E 3E 4E 5E 6242322212019181716D R i D R 1D R 2D R I R D A D D A RS -B D -B J -B 99-B L U -B C -BC （1）C （2）C （3）C （4）R D P C图1：微控器原理图部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，如运算器实验中对74LS －181芯片的控制，存储器实验中对存储器芯片的控制信号，以及几个实验中对输入设备的控制。
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。
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段微程序。
1. 微程序执行顺序强制改变原理如图2 所示，后继地址是由6片正沿触发的双D 触发器（74）构成，它们带有清“0”和置“1”端，可以让CLR 有效（低电平）使MA0～MA5置0，也可以让SE1～SE5有效（低电平），使对应的触发器置1。
在微程序的运行过程中，在T2时刻，将当前运行的微指令中的µA5～µA0置入对应的触发器中，作为下条执行微指令的地址，如果在T2后的T4时刻，可能会使SE1～SE5中的某一位或者几位有效，将强制的置对应触发器为“1”，从而改变由µA5～µA0指定的微地址，改变微程序执行流程。
SE2SE1SE3SE4SE5SE6后继微地址输出图2：后继地址逻辑图注：CLR ：清零信号 T2：时钟信号µA5～µA0：对应微指令中µA5～µA02. 机器指令与微程序的对应关系每条机器指令由多条微指令按一定的顺序完成，如MOV 指令（从存储器到存储器）需要6条微指令的执行才能完成，其执行流程为：将完成某条机器指令的这些微指令的第一条指令放置在微控器的存储器的固定位置，通过对机器指令的编码，当读到某条机器指令后，能将微程序的执行流程转入该指令对应的微程序位置。
计算机组成原理实验报告基本模型机和复杂模型机的设计
计算机组成原理实验报告基本模型机和复杂模型机的设计1.引言2.设计目标本次实验的设计目标是实现一个满足基本要求的计算机模型，了解计算机的基本组成结构和工作原理。
然后我们将设计一个更复杂的模型，通过增加功能模块和优化设计，实现更高级的计算能力和更好的性能。
3.实验方法基本模型机的设计主要包括五个核心模块：输入模块、中央处理器（CPU）、存储器、控制器和输出模块。
我们将使用VHDL语言来实现这些模块，并使用FPGA来实现整个基本模型机。
复杂模型机的设计在基本模型机的基础上进行扩展和优化。
我们将对CPU进行升级，加入多核处理器和并行计算能力，增加存储器容量和传输速率，优化控制器的运行效率。
通过这些优化，我们可以提高复杂模型机的计算性能和运行效率。
4.实验结果4.1基本模型机的实验结果基本模型机的实验结果显示，我们成功实现了输入输出功能，能够将用户的输入数据送入存储器，并通过CPU进行计算后将结果输出。
虽然这个模型的计算能力和性能较低，但是它对于初学者来说是一个良好的实践项目。
4.2复杂模型机的实验结果复杂模型机的实验结果显示，我们成功实现了多核处理器和并行计算的功能，并大幅提升了计算性能和运行效率。
存储器的容量和传输速率的提升也带来了更高的数据处理能力。
控制器的优化使得整个模型机的运行更加稳定和高效。
5.实验总结通过设计和实现基本模型机和复杂模型机，我们加深了对计算机组成原理的理解，并掌握了相关的设计和实践技巧。
实验结果表明，我们的设计能够满足计算机的基本要求，并具有一定的性能和计算能力。
通过进一步优化和扩展，我们可以设计出更高级的计算机模型，满足更多应用需求。
[1]《计算机组成原理》李文新，清华大学出版社，2024年。
基本模型机实验心得
基本模型机实验心得一、引言基本模型机（Basic Model Machine，简称BMM）是一种用于计算机组成原理教学的模型机器。
通过搭建BMM，可以帮助学生深入理解计算机的工作原理和组成结构。
本文将分享我在搭建BMM过程中的实验心得。
二、搭建BMM1. 准备工作在搭建BMM之前，需要准备好以下材料：电路板、电子元件（如电阻、电容、晶体管等）、面包板线、万用表等。
2. 组件安装首先需要根据BMM的电路图，将各个组件按照正确的位置进行安装。
在安装过程中，需要仔细检查每个元件的极性和方向是否正确。
3. 连接线路组件安装完成后，需要使用面包板线连接各个组件之间的线路。
这一步需要特别注意连接线路时要保证线路的通畅性和稳定性。
4. 调试测试完成连接线路后，需要进行调试测试。
首先需要使用万用表检查各个元件之间是否存在短路或断路情况。
接着可以通过给BMM输入指令来测试其运行情况。
三、实验心得1. 细心认真是关键在搭建BMM的过程中，细心认真是非常关键的。
因为BMM的组件非常多，而且每个元件的安装和连接都需要仔细检查。
如果有任何一个元件安装不正确或连接不稳定，都可能会导致BMM无法正常运行。
2. 需要耐心搭建BMM需要很长时间和耐心。
因为需要进行大量的组件安装和线路连接工作，而且调试测试也需要一定的时间。
因此，在搭建BMM之前，需要充分准备好时间和耐心。
3. 学习效果显著通过搭建BMM，我深刻地理解了计算机组成原理中各个组件之间的联系和作用。
同时，通过输入指令来测试BMM的运行情况，我也更加清楚地了解了计算机如何执行指令并完成各种任务。
4. 有助于培养动手能力搭建BMM需要进行大量的实际操作，这对于培养学生的动手能力非常有帮助。
通过实际操作，学生可以更加深入地理解计算机组成原理，并掌握一定的电子技术知识。
四、总结通过搭建BMM这一实验项目，我不仅深入理解了计算机组成原理，还提高了自己的动手能力和电子技术水平。
因此，我认为搭建BMM 是一项非常有意义的实验项目，值得学生们认真对待。
基本模型机设计(“实验”相关文档)共8张
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： – 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
实验六 基本模型机设计
实验接线图
计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成， 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 运寄算存器 器实用验于中暂对存C数74P据LSU和18指从1令芯片内的控制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。
实验六 基本模型机设计
– 所有部件控制信号由微程序控制器产生 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
寄存器用于暂存数据和指令 连接实验线路（P89图）
运实算验器 六完基成本数模据型–计机算设一或计处理条机器指令从取出到执行结束由相应的微 指令序列完成 运算器完成数据计算或处理
CPU由运算器、控制器和寄存器组成
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 实验六 基本模型机设计
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。
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基本模型机实验
实验目的:
理解微程序结构CU设计方法
理解机器指令与微程序之间的关系
掌握简单模型机CU的设计方法。
实验原理：
1.基本模型机使用的实验台模块
基本模型机应包括计算机系统的五大部件，相应地，在使用实验台构造模型机时，涉及到以下模块，必须完成其数据线（扁缆）和各种控制信号线的连接。
运算器模块– ALU；
指令部件模块、时序启停控制模块、微程序模块- 这些模块合在一起，相当于计算机系统中的CU；
存储器模块- 可存储机器指令，用于验证模型机的运行情况；
输入模块– 通过开关输入二进制数据；
输出模块– 通过LED显示从数据总线上输出的八位数据。
2.基本模型机制持的指令系统
实验台支持的基本模型机实验中，模型机支持的指令集包括五条指令，其机器指令形式如下：
助记符机器指令格式操作
IN R0，SW 0010 0000 将输入模块开关输入值送入寄存器R0 ADD R0，[addr] 0100 0000 xxxxxxxx 双字节指令，第二字节为访存操作数
的地址。
STA [addr]，R0 0110 0000 xxxxxxxx 同上。
将R0寄存器的值存入地址addr
对应的内存单元中。
OUT[addr],LED 1000 0000 xxxxxxxx 同上。
将内存地址addr对应单元的内
容输出到输出模块，由LED显示。
JMP addr 1010 0000 xxxxxxxx 同上。
给PC赋值addr，控制程序跳
转到addr处执行。
3.微程序设计
基本模型机中实现CU控制的微程序共有6段，分别是取指周期微程序，和五条机器指令各自的执行周期微程序。
其结构如下图所示：
其中，需要说明的是条件P（1），这个测试出现在取指周期结束时，系统需要根据机器指令的操作码字段（机器指令的前三位）进行散转，分别转入相应的执行周期微程序中执行。
系统采用的微指令定义格式为
23位
微操作控制字段采用直接控制过直接控制产生，3位长的一控制信号在微命令中的下标与式为：
3位
6位
接控制和字段直接控制相结合的方法，其中20个微控制长的一个字段译码后产生8个微控制信号（未全部定义下标与含义对应关系如下图所示：
微控制信号通
部定义），各微
C
B
A
AR
未用PX3
A9
A8
31
30
29
28
272625
24
CE
LOAD
CN
M
S0
S1
S2
S3
23
22
21
20
19
18
17
16
LDPC
13
LDIR
12
LDDR2
11
LDDR1
10
LDR0
9
WE
8
PX2
15
LDAR
14
UA0UA1UA2UA3UA4UA5
31302928272625
24
PX1
SW-B
基本模型机的微程序清单：
微地址 32位长度的微指令 M00 00 00 00 80 M01 20 00 60 40 M02 00 80 10 12 M03 00 80 40 20 M04 00 80 08 A0 M05 80 00 04 60 M06 40 29 02 80 M07 00 80 40 68 M08 00 00 00 80 M09 00 00 02 81 M0A 20 00 60 C0 M0B 20 00 60 E0 M0C 20 00 60 C8 M0D 20 00 60 A8 M0E 20 00 60 E8 M0F 20 00 60 98 M10 00 40 20 89 M11 20 00 60 48 M12 00 80 01 89 M13 00 80 40 28 M14 03 80 00 80 M15 00 C0 20 80 M16 80 80 01 80 4. 实验方法
按下数字‘1’后，在按下[装载]键，将基本模型机的微程序转载到实验台的微程序
模块之控制存储器中。
键入数字‘00’，控制PC 的值等于0，从该地址开始执行机器指令，每按下一次单步，观察微程序模块中二进制开关单元和下地址的显示情况，对比微程序清单，观察是否正确。
在联机状态下，打开mxj1.abs ，这个文件是基本模型机的机器指令及对应微指令代码文件，点击[装载]图标进行装载，而后点击工具栏的“单步运行微指令”，“单步运行
程序”指令，观察微指令，以及机器指令的运行情况是否正确。