CUP与简单模型机设计实验

报告创建时间：2014.12.17《计算机组成原理》实验报告年级、专业、班级姓名实验题目CUP与简单模型机设计实验实验时间2014.12.2实验地点A主404实验成绩实验性质□验证性□设计性□综合性教师评价：□算法/实验过程正确；□源程序/实验内容提交□程序结构/实验步骤合理；□实验结果正确；□语法、语义正确；□报告规范；其他：评价教师签名：一、实验目的1.掌握一个简单CPU的组成原理。2.在掌握部件单元电路的基础上，进一步将其构造一台基本模型计算机。3.为其定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试掌握整机概念。二、实验项目内容1.阅读实验指导书中CPU与简单模型机设计实验的原理。2.按照实验指导书完成连线。3.按照实验指导中的实验步骤完成相关操作。三、实验过程或算法（源程序）1.按图5-1-5连接实验线路。图5-1-5实验接线图2.联机写入实验程序，并进行校验。选择联机软件的“【转储】—【装载】”功能，在打开文件对话框中选择上面所保存的文件，软件自动将机器程序和微程序写入指定单元。选择联机软件的“【转储】—【刷新指令区】”可以读出下位机所有的机器指令和微指令，并在指令区显示，对照文件检查微程序和机器程序是否正确，如果不正确，则说明写入操作失败，应重新写入，可以通过联机软件单独修改某个单元的指令，以修改微指令为例，先用鼠标左键单击指令区的‘微存’TAB按钮，然后再单击需修改单元的数据，此时该单元变为编辑框，输入6位数据并回车，编辑框消失，并以红色显示写入的数据。3.运行程序（联机运行）将时序与操作台单元的开关KK1和KK3置为‘运行’档，进入软件界面，选择菜单命令“【实验】—【简单模型机】”，打开简单模型机数据通路图。按动CON单元的总清按钮CLR，然后通过软件运行程序，选择相应的功能命令，即可联机运行、监控、调试程序，当模型机执行完JMP指令后，检查OUT单元显示的数是否为IN单元值的2倍。在数据通路图和微程序流中观测指令的执行过程，并观测软件中地址总线、数据总线以及微指令显示和下位机是否一致。四、实验结果及分析和（或）源程序调试过程1.实验结果（1）首先在IN单元输入10，十六位的地址存储在AR，机器指令代码存储在MEN，PC记录执行的指令数，地址总线把AR的地址00送到MEM，如下图：（2）指令寄存器IR从MEN读取指令代码，IR=20，如下图：（3）将IN单元的数据传到寄存器R0，如下图：（4）PC加一，指令寄存器IR从MEN读取指令代码00，将R0的值分别赋值给A和B，并把A+B的值存入寄存器R0，如下图：（6）PC加一，指令寄存器IR从MEN读取指令代码30，将R0的结果送到OUT单元，如下图：2.实验分析本次实验为CPU与简单模型机设计实验，用户联机写入一段微程序，程序的功能是将IN单元的数据分别赋值给A和B，然后再把A+B的结果送到OUT单元显示，通过联机运行程序，我们得到了预期的实验结果，通过此次实验，我们掌握了一个简单CPU的组成原理，在掌握部件单元电路的基础上，进一步将其构造成了一台基本模型计算机，还为其定义了五条机器指令，编写了相应的微程序，并上机调试掌握了整机概念。备注：1、教师在布置需撰写实验报告的实验前，应先将报告书上的“实验题目”、“实验性质”、“实验目的”、“实验项目内容”等项目填写完成，然后再下发给学生。2、教师在布置需撰写报告的实验项目时，应告知学生提交实验报告的最后期限。3、学生应按照要求正确地撰写实验报告：1)在实验报告上正确地填写“实验时间”、“实验地点”等栏目。2)将实验所涉及的源程序文件内容（实验操作步骤或者算法）填写在“实验过程或算法（源程序）”栏目中。3)将实验所涉及源程序调试过程（输入数据和输出结果）或者实验的分析内容填写在“实验结果及分析和（或）源程序调试过程”栏目中。4)在实验报告页脚的“报告创建时间：”处插入完成实验报告时的日期和时间。5)学生将每个实验完成后，按实验要求的文件名通过网络提交（上载）到指定的服务器所规定的共享文件夹中。每个实验一个电子文档，如果实验中有多个电子文档（如源程序或图形等），则用WinRAR压缩成一个压缩包文档提交，压缩包文件名同实验报告文件名（见下条）。6)提交的实验报告电子文档命名为：“年级（两位数字不要“级”字）专业（缩写：计算机科学与技术专业（计科）、网络工程专业（网络）、信息安全专业（信息）、物联网工程（物联网））班级（两位数字）学号（八位数字）姓名实验序号（一位数字）．doc。如学号为20115676、年级为2011级、专业为“计算机科学与技术”专业、班级为“02班”、姓名为“王宇”的学生，完成的第一次实验命名为：11计科02班20115676王宇1．Doc，以后几次实验的报告名称以此类推。4、教师（或助教）在评价学生实验时，应根据其提交的其他实验相关资料（例如源程序文件等）对实验报告进行仔细评价。评价后应完成的项目有:1)在“成绩”栏中填写实验成绩。每个项目的实验成绩按照五级制（优、良、中、及格、不及格）方式评分，实验总成绩则通过计算每个项目得分的平均值获得（平均值计算时需将五级制转换为百分制优=95、良=85、中=75、及格=65、不及格=55）。2)在“教师评价”栏中用符号标注评价项目结果（用√表示正确，用×表示错误，用≈表示半对半错）。3)在“教师评价”栏中“评价教师签名”填写评价教师（或助教）姓名。将评价后的实验报告转换为PDF格式文件归档。4)课程实验环节结束后，任课教师将自己教学班的实验报告文件夹进行清理。在提交文件夹中，文件总数为实验次数×教学班学生人数（如，教学班人数为90人，实验项目为5，其文件数为：90×5=450）。任课教师一定要认真清理，总数相符，否则学生该实验项目不能得分。最后将学生提交的实验报告刻光盘连同实验成绩一起放入试卷袋存档。