复杂模型机实验

电路图

电路图同简单模型机实验

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报告

实验6 复杂模型机实验
6.1实验目的
（1）在简单模型机的基础上，通过知识的综合运用，进行5条机器指令的微程序设计。
（2）进一步理解微程序控制器的工作原理，掌握指令与微指令的区别与联系。
（3）通过编写和调试微程序，提高研究与设计能力。
6.2实验要求
（1）做好实验预习，读懂实验电路图，熟悉实验元器件的功能特性和使用方法。
（2）在实验前做好微程序设计的全部工作，实验时只进行调试与验证。
（3）按照实验内容与步骤的要求，独立思考，认真仔细地完成实验。
6.3实验原理
本实验电路与简单模型机实验电路相同，电路如图6.1所示，电路详细说明请见实验5，此处不再赘述。

图6.1 复杂模型机总框图
在简单模型机实验中，控制存储器里存放了4个微程序，对应4条微指令，即此模型机只能运行4条指令。
本实验在简单模型机实验的基础上，实现一个包含5条指令的指令集。实验电路、指令格式都无需修改，只要修改控制存储器中的微程序，以及内存中的测试程序。
本实验用到的微指令微指令格式与简单模型机实验相同，如表6-1所示。

6.4实验内容与步骤
本实验的任务为：在基本模型机的基础上，将ADD指令修改为SUB指令，并增加一条NOT指令，NOT指令功能为( NOT R0)→R0。实现表6-2所示的指令集。

实验步骤如下：
1.根据SUB指令及NOT指令的功能要求修改微程序流程图，将下面的图6.2补充完
整。注意安排好微指令的存储地址，请在所有方框的右上角用八进制标出地址。
2.根据微程序流程图修改微程序代码表，将表6-3补充完整。
3.修改测试程序，将表6-4补充完整，程序功能要求：在执行完减法后，将结果取反，
然后再存入存储单元。
4.运行虚拟实验系统，导入实验电路，打开电源。
5.进行电路预设置。将DR1、DR2和AR的置1，将计数器的、ENT、ENP置1，时序发生器的Step置1（可在开电源之前设置）。微地址寄存器74LS175和指令寄存器IR的置1。

图6.2 复杂模型机微程序流程图

6.利用菜单“工具/存储器芯片设置”选项，修改控制存储器EPROM2716原有代码，写入新的微程序代码。
7.利用菜单“工具/存储器芯片设置”选项，按照表6-4修改RAM6116的内容。
8.在数据开关（SW7~SW0）上设置好程序起始地址（00000000），单步执行3条微指令。
9.通过数据开关设置操作数1的值为00010100.
10.继续运行程序，观察执行过程是否与微程序流程图一致，以及最终结果是否正确。
11.如果遇到错误，找到错误的原因，并修改至正确为止。
6.5实验结果
按照实验步骤，将1、2、3步的结果填入相应位置。
6.6思考与分析
1.为使用微指令的P字段实现微程序分支，微指令存放的地址是否有限制？本实验中NOT指令的两条微指令是否可以存放到任意地址中？
一个微程序对应的微指令的有序集合必须顺序放置，而微程序的入口地址没有限制。本实验中NOT指令的两条微指令可以存放到任意的连续的地址中，两者的顺序不可以改变，同时要修改NOT指令的入口地址。
2.微指令的编码格式有哪几种？本实验使用的是哪一种？
微指令编码方式有三种：直接表示法、编码表示法、混合表示法。微指令的格式大体分成两类：水平型微指令和垂直型微指令。水平型微指令又分为三种：全水平型微指令、字段编码的水平型微指令、直接和编码相混合的水平型微指令。本实验使用的是编码表示法。
3.若本实验还要再增加2条指令，是否需要增加或修改硬件？哪些部件需要修改？
需要对控制存储器EPROM2716和RAM6116进行修改。