计组实验报告控制器的设计与仿真

综合实验报告

( 2013-- 2014 年度第 一 学期)

名 称： 计算机组成原理综合实验 题 目： 控制器实验 院 系： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 王晓霞 李梅 设计周数：

成 绩：

日期： 年 月

一、目的与要求

实验目的:

1. 2. 3. 4.

熟悉教学计算机的指令格式、指令编码、寻址方式和指令功能等内容；

熟悉教学计算机的总体组成和各个部件的运行原理，理解控制器部件在计算机系统理解和熟悉指令执行步骤的划分方案； 对微程序控制器：

1) 熟悉教学计算机的微指令格式和各个字段的控制功能，理解微指令下地址字段

的作用，并学会使用这个字段解决微指令之间的接续关系。

2) 熟悉教学计算机的微程序控制

作业7

1【单选题】

冯·诺伊曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是 A、指令操作码的译码结果 B、指令和数据的寻址方式 C、指令周期的不同阶段

D、指令和数据所在的存储单元 2【单选题】

微程序控制器中，机器指令和微指令之间的关系是（ ）。 A、两者之间一一对应

B、每一条机器指令对应着一段用多条微指令组成的微程序 C、一条微指令对应着一段用多条指令组成的程序 D、两者之间没有任何关系 3【单选题】

微程序控制器的速度比硬布线控制器的速度慢，主要是因为（ ）。 A、增加了从磁盘存储器读取微指令的时间 B、增加了从主存读取微指令的时间

C、增加了从指令寄存器读取微指令的时间 D、增加了从控制存储器读取微指令的时间 4【单选题】

下面关于组合逻辑控制器时序信号的功能，错误的是（ ）。 A、CPU周期可分为取指令周期，取操作数周期和执行周期三种。 B、一个节拍脉冲可以包含一个或多个节拍周期。

C、节拍周期是完成CPU内部一些最基本操作所需的时间。

D、节拍脉冲通常作为寄存器的时钟脉冲与节拍周期相配合完成一次数据传输。 5【单选题】

以下有关微程序控制的叙述中正确的是

I. 每一条机器指令由

综合实验报告

( 2010-- 2011 年度第 一 学期)

名 称： 计算机组成原理综合实验 题 目： 运算器实验 院 系： 计算机系 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 一周

成 绩：

日期： 年 月

一、目的与要求

（1） 熟悉与深入理解4位的运算器芯片Am2901的功能和内部组成，运行中要求使用的控制信号及其各自的控制作用；

（2） 熟悉与深入理解用4片4位的运算器芯片构成16位的运算器部件的具体方案，各数据位信号、各控制位信号的连接关系；

（3） 熟悉与深入理解用2片GAL20V8芯片解决ALU最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号、实现4位的标志位寄存器的方案，理解为什么这些功

计算机组成原理实验报告

课程名称 计算机组成原理 学 院 计算机学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师

2016 年 6 月 8

日

实验一、基础汇编语言程序设计

一、实验目的：

1、学习和了解TEC-XP+教学实验系统监控命令的用法； 2、学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统； 3、学习和了解TEC-XP+教学实验系统汇编程序设计。

......

二、实验设备与器材：

TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC； PC机

三、实验内容：

1.学习联机使用TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC； 2.学习使用WINDOWS界面的串口通讯软件。

3.使用监控程序的R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储器内容、E命令修改存储器内容；

4.使用A命令写一小段汇编程序，U命令反汇编刚输入的程序，用G命令连续运行该程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行情况；

四、实验步骤：

1、准备一台串口工作良好的PC机；

2、将TEC-XP放在实验台上，打开实验箱的盖子，确定电源处于断开状态； 3、将黑色

武汉大学计算机学院 计算机科学与技术专业

CPU设计实验报告

实验名称:开放式实验CPU设计 课题名称: 计算机组成原理 班 级:

指导教师： 徐 爱 萍 组 长: 组 员:

二零一五年三月

目录

目录 .................................................................................................................................................. 1 1 实验环境 ..................................................................................................................................... 2

1.1 Quartus Ⅱ介绍 ..........................................................................

计算机组成原理实验报告

课程名称 计算机组成原理 学 院 计算机学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师

2016 年 6 月 8

日

实验一、基础汇编语言程序设计

一、实验目的：

1、学习和了解TEC-XP+教学实验系统监控命令的用法； 2、学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统； 3、学习和了解TEC-XP+教学实验系统汇编程序设计。

......

二、实验设备与器材：

TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC； PC机

三、实验内容：

1.学习联机使用TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC； 2.学习使用WINDOWS界面的串口通讯软件。

3.使用监控程序的R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储器内容、E命令修改存储器内容；

4.使用A命令写一小段汇编程序，U命令反汇编刚输入的程序，用G命令连续运行该程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行情况；

四、实验步骤：

1、准备一台串口工作良好的PC机；

2、将TEC-XP放在实验台上，打开实验箱的盖子，确定电源处于断开状态； 3、将黑色

武汉大学计算机学院 计算机科学与技术专业

CPU设计实验报告

实验名称:开放式实验CPU设计 课题名称: 计算机组成原理 班 级:

指导教师： 徐 爱 萍 组 长: 组 员:

二零一五年三月

目录

目录 .................................................................................................................................................. 1 1 实验环境 ..................................................................................................................................... 2

1.1 Quartus Ⅱ介绍 ..........................................................................

仿真实验控制器

实验控制器工具可以从统计菜单中获得。此对话框用来进行实验运行，包括多场景运行，在多次模型运行之间改变某些变量，从每个场景中收集输出数据等。每个场景都代表某一特定的模型配置。对于每个场景，模型都重复运行若干次。

重复运行

这些域段决定需要运行多少个不同场景，每个场景重复运行几次，以及其他模型运行信息。 仿真停止时间 – 当模型运行了这里定义的时间后即停止，下一个重复运行或者场景（如果有的话）开始运行。

预热停止时间 – 当模型运行了这里定义的时间后，统计结果将被重置, 但模型不重置。 每个场景的运行次数 – 此值定义每个场景需要重复运行多少次。

场景数目 – 此值定义要运行多少个场景。每个场景可能包含着多次重复运行。场景个数在“场景数目 ”域段中定义。在每个场景结束时都调用一个特殊事件。

当前运行 – 此数字是当前正在运行的一次重复运行的序号。每个场景的重复运行都重新开始编号。

当前场景 – 此数字是当前正在运行的场景的序号。

每次运行后保存状态 – 如果选中此选项，模型将会在每次重复运行结束时保存其状态。状态以.fsp文件形式保存于实验文件夹。用文件菜单中的“装载状态”选项可以打开这些文件，查看每次重复运行的结果。

实验变量

微程序控制器实验

预习报告

1. 微程序控制器的组成和工作原理。

微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。其工作原理分为：一、将程序和数据通过输入设备送入存储器； 二、启动运行后，从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要求什么事； 三、控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中；四、运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出

2．微程序、微指令、微命令之间的关系。 一系列微指令的有序集合称为微程序。

在微程序控制方式之下，从控制存储器中取出，完成一个或几个微操作的命令称为微指令。

控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种控制命令叫做微命令。

所以总的来说：微程序包含微指令，而每条微指令包含的微命令控制。

3.微指令、微程序的设计及调试。

在微程序流程图中，根据每个状态的微指令，将其进行编码，设计出所需硬件及执行效率较高的微程序控制电路，然后进行调试。

思考题：

1. 举例说明实验中出现的基本概念：微命令、微操作、微指令、微程序？ 微命令：控制器发出的每个控制信号，如对运算单元的控

计算机科学与技术系

实 验 报 告

专业名称 计算机科学与技术 课程名称 计算机组成与结构 项目名称 微程序控制器实验

班 级

学 号 姓 名

同组人员 无

实验日期 2015-11-11

一、实验目的

1.掌握微程序控制器的组成原理；

2.掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行情况。 二、实验逻辑原理图与分析

2.1 实验逻辑原理图及分析

微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制硬件逻辑部件工作的微命令序列，以完成数据传输和各种处理操作。它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。这样就可以用一