带移位运算模型机设计与实现——计算机组成原理实验

"本次实验是关于计算机组成原理的第五次实验，主要涉及带移位运算的模型机设计与实现。实验旨在让学生熟悉微程序控制器模型机的数据通道，掌握机器指令的使用和编程，并学习计算机设计与调试的基本步骤。实验内容包括按照电路图进行连线、编写和修改实验程序、测试程序运行结果等环节。实验中提供了包含移位指令的程序，学生需要观察和记录程序运行过程，以验证指令执行的正确性。" 在本次"计算机组成原理实验五"中，学生们将面临一系列关键知识点： 1. **微程序控制器模型机的数据通道**：数据通道是计算机中数据流动的路径，它包括ALU（算术逻辑单元）、寄存器、控制信号和数据总线等部分。学生需要理解这些组件如何协同工作，以便数据在CPU内部流动并执行各种操作。 2. **机器指令的使用和编程**：实验中涉及了五条基本指令和新的移位指令，如IN（输入）、ADD（加法）、RLC（带进位循环左移）、RRC（带进位循环右移）、RL（循环左移）、STA（存储）、OUT（输出）和JMP（无条件跳转）。学生需要熟练掌握这些指令的格式、操作和功能，以便编写有效的机器语言程序。 3. **移位运算**：移位运算是计算机处理数据的一种基本方式，包括循环左移（RLC）和循环右移（RRC），它们在处理二进制数据时尤其有用，例如在位运算或数据编码中。循环移位会将最高位移至最低位（或反之），保持数值的二进制表示不变。 4. **实验连线**：学生需要按照电路图连接硬件，这是实际计算机系统设计的基础。正确连接可以确保指令正确执行，数据在各个部件间流畅传输。 5. **程序的调试与执行**：通过"调试"功能，学生需要检查RAM和ROM中的数据是否正确，然后单步执行程序，观察微地址和运行结果，分析指令执行是否符合预期。这涉及到错误检测和问题解决的技能。 6. **数据记录与分析**：在实验过程中，学生需要记录每一步的操作和结果，通过对比预期与实际，分析程序执行的正确性，这有助于加深对指令系统和计算机工作原理的理解。 7. **实验结果处理**：实验结果记录表是验证程序正确性的工具，通过对每条指令执行前后数据变化的观察，学生可以判断指令是否按预期工作，并填写对应的选项。 这个实验是一个实践性的学习过程，它将理论知识与实际操作相结合，使学生能够更深入地理解计算机系统的内部运作机制。通过这个实验，学生不仅能够掌握计算机组成原理的基本概念，还能培养解决实际问题的能力。