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：2023-02-11 09:00
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。
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。
CLR
图5-1-2 程序计数器(PC)原理图