北邮计算机组成原理实验：CPU结构与微程序控制器

"该资源是北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室的课程资料，主要涵盖计算机组成原理的相关实验，包括TEC-8实验系统的介绍、运算器组成、双端口存储器、数据通路、微程序控制器、CPU组成与机器指令执行以及中断原理等内容。实验平台提供了硬件模块如运算器、存储器、微程序控制器，以及各种控制和显示设备，便于学生理解和实践计算机内部的工作原理。" 在计算机组成原理中，CPU作为计算机的核心，其主要功能包括程序的顺序执行、控制操作的管理、操作和执行定时以及数据处理。CPU主要由控制器和运算器两大部分构成。 控制器包含程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组件。程序计数器用于存储下一条要执行指令的地址，指令寄存器则保存当前正在执行的指令，指令译码器负责解析指令的含义，产生相应的控制信号，时序发生器产生系统运行所需的时序信号，操作控制器则协调这些组件，控制CPU与内存、输入/输出设备之间的数据传输。 运算器是进行算术和逻辑运算的实体，包括算术逻辑单元（ALU）、累加器（AC）、数据缓冲寄存器（DR）和状态条件寄存器（PSW）。ALU执行基本的算术和逻辑运算，累加器用于暂时存储运算结果，数据缓冲寄存器用于数据交换，而状态条件寄存器则记录运算的状态，如零标志、进位标志等。 在执行指令的过程中，从内存取指令到指令执行结束，一条机器指令通常对应一个微程序，机器指令周期由若干个微指令周期组成。这种微程序设计技术使得复杂的控制流程可以通过简单的微指令序列来实现。 实验课程中，学生将通过TEC-8实验系统进行实际操作，例如运算器组成实验会涉及如何搭建和理解ALU的操作，双端口存储器实验则涉及高速数据交换的实现，数据通路实验关注数据在CPU内部的流动路径，微程序控制器实验则让学生了解如何通过微指令控制CPU的行为。中断原理实验则是对CPU如何响应外部事件进行学习，中断系统是计算机系统实现并发和异步处理的关键机制。 此外，TEC-8实验系统还配备了一系列硬件设备，如数码管、逻辑笔、硬布线控制器、VGA接口、电源、指示灯、微程序控制器、单片机、交通灯模拟、LED显示等，这些设备为学生提供了直观的实验环境，帮助他们深入理解计算机系统的底层运作机制。通过这些实验，学生不仅能够理论联系实际，还能提升动手能力和问题解决能力。