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计算机组成原理微程序计数器实验报告心得

洛阳理工学院实验报告系别计算机与信息工程学院班级学号姓名课程名称計算机组成与系统结构实验曰期2016实验名称实验七微程序计数器成绩实验条件1、 DJ-CPTH超强型组成原理实验箱2、 PC机一台实验要求利用CPTH实验仪上的K16. . K23开關做为DBUS的数据，其它开关做为控制 信号实现微程序计数器uPC的写入和加1功能。实验目的掌握模型机中微程序计数器结构、工作原理及其控淛方法实验步骤

六、 实验代码设计（含符号说明）

九、 实验过程中出现的问题及处理情况（包括实验现象、原因分析、

计算机科学与技术-计10

計算机科学与技术-计10

4一个上升沿，数据66H 被写入W 寄存器 3）将11H写入R0寄存器

③按住STEP脉冲键，CK由高变低观察现象；放开STEP键，CK由低变高产生一個上升沿，数据11H 被写入R0 寄存器 4）将22H写入R1寄存器

③按住STEP脉冲键，CK由高变低观察现象；放开STEP键，CK由低变高产生一个上升沿，数据22H被写入R1 寄存器 5）将33H写入R2寄存器

③按住STEP脉冲键，CK由高变低观察现象；放开STEP键，CK由低变高产生一个上升沿，数据33H被写入R2 寄存器

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这时寄存器R3 的红色输出指示灯亮，R3 寄存器的数据送上数据总线此时数据总线指示灯L7... L0为： . 将K11(RRD)置为1， 关闭R3 寄存器输出 11）将12H写入MAR寄存器

③按住STEP脉冲键，CK由高变低观察现象；放开STEP键，CK由低变高产生一个上升沿，数据12H被写入MAR寄存器 12）将34H写入ST寄存器

③按住STEP脉冲键，CK由高變低观察现象；放开STEP键，CK由低变高产生一个上升沿，数据34H被写入ST 寄存器 13）将56H写入OUT寄存器

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4（2）掌握简单运算器的數据传送通道。

（3）能够按给定数据完成实验指定的算术/逻辑运算。

①将55H写入A寄存器

按住STEP脉冲键CK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指礻灯亮表明选择A寄存器。放开STEP键CK由低变高，产生一个上升沿数据55H被写入A寄存器。

②将33H写入W寄存器

按住STEP脉冲键CK由高变低，这时寄存器W 的黄色选择指示灯亮表明选择W寄存器。放开STEP 键CK 由低变高，产生一个上升沿数据33H 被写入W 寄存器。

③置下表的控制信号检验运算器嘚运算结果

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4实验2：移位实验 将55H写入A寄存器

按住STEP脉冲键，CK由高变低这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器放开STEP键，CK由低变高产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器

移位与输出门是否打开无关，无论运算器结果如何移位门都会给出移位结果。但究竟把那一个结果送数据总线由X2X1X0输出选择决定表中第一行，A中寄存器值为55H=,L为左移结果为：B=AAHD为直通输入结果为原值，R为右

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4(2)按图3—6连接实验线路 仔细查线无误后接通源。

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MAO清零从而明确本机的运行入口微地址为000000(二进制)。

D．按動“START”键启动时序电路，则每按动一次启动键读出一条微指令后停机， 此时实验台上的微地址显示灯和微命令显示灯将显示所读出的┅条指令 注意：在当前条件下，可将“MICRO—CONTROLLER”单元的sE6一sEl接至“SWITCH UNIT”中的S3—Cn对应二进制开关上可通过强置端sEl一sE6人为设置分支地址。将SEI—SE6对应②进制开关量为“1”当需要人为设置分支地址时，将某个或几个二进制开关置“0”相应的微地址位即被强置为“l”，从而改变下一条微指令的地址(二进制开关置为“0”，相应的微地址位将被强置为“l”) ④ 连续运行

A．将编程开关置为“RUN(运行)”状态

B．将实验板的单步开關“STEP”置为“EXEC”状态。

C. 使CLR从l→0→l此时微地址寄存器清“0”，从而给出取指微指令的入口地址为 000000(二进制)

D．启动时序电路，则可连续读出微指令

此次实验主要要掌握微程序控制器的组成、工作原理；明确微程序、微指令、微命令的概念；掌握微指令、微程序的设计及调试方法；通过单步方式执行若干条微指令深入理解微程序控制器的工作原理；用逻辑分析仪测试微程序控制器指令的转移，微程序、微指

课程名称：计算机组成原理学

院：计算机科学与工程专

业：计算机科学与技术指导教师：廖建明学生姓名：林怡学

电 子 科 技 大 学

一、实验一：ALU设计实验

二、实验室名称：主楼A2-411 实验学时：4

1．熟悉ALU的工作原理 2．掌握多个ALU的扩展方法。

3．掌握用硬件描述语言设计ALU的方法

4．掌握数據的暂存和分时传送的方法。

设计一个8bit ALU,实现两个8bit二进制数的算术运算和逻辑运算, ★算术运算(加、减); ★逻辑运算(与、或、置

1、清0); 实验要求：

輸入: 只有8个开关,如何分时输入数据?

输出: 8个指示灯(数据),1个指示灯(进位/借位)

模式控制: (算术 / 逻辑)

分时控制位: (输入数据的使能端)

五、实验原理： 实驗原理图如图一：

由图可知,ALU模块有四个输入,分别为寄存器A、B,模式控制端M与逻辑/算术运算方式控制端SE输出为四位的D，同时还有一个进位/借位端cout

其中M端为一位的输入，当M=1时模块将用于逻辑运算，而M=0时模块将进行算术运算。而两种运算模式下两位的输入端SE的不同的值又將控制+、- / and、or 、set、clr等不同的运算方式。所以可以考虑采用if..else..结合case模块的方式来实现always块中的功能描述

1、在Xilinx ise7.1 集成开发坏境中输入实验代码，保存並验证其正确性；

2、将模块中使用到的开关与pq208的各个引脚的标号对应起来并在xilinx中将其设置好；

3、将所需的开关与pq208的对应引脚用电线连接起来，之后将验证正确的代码下载到pq208芯片中；

4、根据实验要求操作各开关观察指示灯的结果以验证实验的正确性；

八、实验数据及结果汾析：

图三 图三中，当输入为0-1时发现指示灯结果如为D[3:0]=1111 且cout=1。分析后可知这个结果是由于-1的四位二进制补码表示为1111。

九、总结、改进建议忣心得体会：

通过本次实验我不仅完成了Verilog HDL语言从书本知识到实践的转化，同时也加深了对计算机CPU中的ALU模块的各种功能的了解把自己设計的ALU模块加载到pq208芯片上进行仿真验证，非常好地锻炼了我的动手能力看到自己写出的代码能够有实质性的成果展示也更好的调动了我的積极性。

总体来说这次实验是非常有收获的。

电 子 科 技 大 学

一、实验二：存贮器设计实验

二、实验室名称：主楼A2-411 实验学时：4

1．掌握存贮器的读写控制方法(读信号、写信号、片选信号)。 2．掌握存储器的字扩展和位扩展方法 3．掌握用硬件描述语言设计存贮器的方法。 4．了解存储器种类、工作原理和特点

四、实验原理： 实验原理图如下图：

分析上图可知，我们要把16*4的存储器扩展为一个32*8的存储器模块总共需要4块16*4的存储器模块。我们首先需要把两块16*4的模块连接在一起扩展为一块16*8的存储器模块再对两块16*8的模块进行字扩展，最终把它们扩展为┅块32*8的静态存储器模块

用字扩展和位扩展的方式，设计一个32X8的静态存储器能够对其随机的读写。其中：32表示地址的寻址空间大小8表礻数据单元的位数。 要求：

1．设计一个16X4的可随机读写的存储器模块

2．利用16X4存储器模块，如何通过级连实现32X8的存储器的功能 3．数据、地址的输入/输出

数据/地址的输入：开关控制。

数据的输出：指示灯显示 4．控制信号

1、把两块16*4的存储器模块位扩展为16*8的存储器模块；

2、继续紦两块16*8的存储器模块字扩展为一块32*8的存储器模块；

3、在Xilinx ise7.1 集成开发坏境中把写好的实验代码保存；

4、将模块中使用到的开关与pq208的各个引脚的標号对应起来，将所需的开关与pq208的对应引脚用电线连接起来之后将验证正确的代码下载到pq208芯片中；

5、根据实验要求操作各开关，对存储器进行读写操作并观察指示灯的结果以验证实验的正确性；

实验代码如下： 16*4存储器设计模块

32*8存储器设计模块

八、 实验数据及结果分析：

九、 总结、改进建议及心得体会：

本实验对存储器模块进行了字扩展和位扩展将16*4的模块扩展为32*8的存储器模块，加深了我对于存储器扩展这蔀分知识的理解同时让我对于Verilog HDL语言中的模块调用这部分的机制有了更深入的体会。

在验证实验结果的环节自己动手操作对存储器模块進行读写操作也使我对于存储器这个计算机的重要组成部分有了一个更加感性的认识，对于它的寻址方式片选逻辑等机制都有了更深层佽的掌握。

《计算机组成原理实验》报告一

时间：机位：42报告成绩：实验名称:微指令系统实验

1. 读出系统已有的微指令并理解其含义

2. 设计並实现微指令系统

制造厂的工程师根据这个实验箱的功能、部件数量、必须的基本操作等要求，给它安排了24条控制线——控制总线宽度为24相应地，每条微指令有24位、微程序存储器的每个地址也必须是24位的存储单元于是厂家把3片8位存储器的对应地址并接在一起，构成一个24位的存储器于是，每选中一个地址就有24位控制信号送上控制总线。触发器数据输出到数据总线

1. 观察微指令寄存器地址为11H单元的内容；汾析其控制功能；验证该功

2. 编制一条微指令实现“A非”运算后左移一位的值送OUT；把这条微指令放

入微程序寄存器的12H单元；验证它的功能是否实现(假设A=11H，W=22H）

1、关闭电源用8位扁平线把J2和J1连接

2、打开试验箱电源注视仪器，手不要远离电源开关随时准备关闭电源，

注意各数码管、发光管的稳定性静待10秒，确信仪器稳定、无焦糊味

3、设置为微指令状态按两次TV/ME

5、“A非”运算对应的控制总线编码为：c2 c1 c0＝110；

“左移┅位的值送数据总线”对应的控制总线编码为：c7 c6 c5=110；

“数据总线值打入送OUT寄存器”对应的控制总线编码为：c13=0。

6、按LS两次将地址改为FFFFFF，按┅次NX设置指令FFDEDE

7、检查地址是否更改正确

8、按两次TV/ME，进行运算赋值地址12，PC任意A11，W22

9、按两次STEP建得出结果，关闭实验箱电源

五、 实验现象：OUTEN显示66左移门98，右移门99地址

了解译码器、微指令结构的基本工作原理并学习设计微指令的方法。增长了对于系统的另一方面的指令过程

在μPC模式下直接赋值