构造简单模型计算机,计算机原理实验四 CPU与简单模型机设计实验 操作步骤

发布时间:2023-01-15 15:00

5.1 CPU与简单模型机设计实验

5.1.1 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。

5.1.2 实验设备

PC机一台,TD-CMA实验系统一套。

5.1.3 实验原理

本实验要实现一个简单的CPU,并且在此CPU的基础上,继续构建一个简单的模型计算机。CPU由运算器(ALU)、微程序控制器(MC)、通用寄存器(R0),指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)和地址寄存器(AR)组成,如图5-1-1所示。这个CPU在写入相应的微指令后,就具备了执行机器指令的功能,但是机器指令一般存放在主存当中,CPU必须和主存挂接后,才有实际的意义,所以还需要在该CPU的基础上增加一个主存和基本的输入输出部件,以构成一个简单的模型计算机。

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图5-1-1 基本CPU构成原理图

除了程序计数器(PC),其余部件在前面的实验中都已用到,在此不再讨论。系统的程序计数器(PC)和地址寄存器(AR)集成在一片CPLD芯片中。CLR连接至CON单元的总清端CLR,按下CLR按钮,将使PC清零,LDPC和T3相与后作为计数器的计数时钟,当LOAD为低时,计数时钟到来后将CPU内总线上的数据打入PC。

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CLR

图5-1-2 程序计数器(PC)原理图

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