微程序控制器驱动的基本模型机设计与指令执行

计算机基本模型机设计实验主要探讨了如何利用微程序控制器实现计算机数据通路的控制，以及机器指令与微指令之间的关系。在这个实验中，参与者的目标是在掌握基础部件电路实验的基础上，构建一个包含微程序控制器、运算器和存储器模块的基本模型计算机。 首先，实验的目的包括以下几个方面： 1. 将微程序控制器与运算器和存储器模块整合，形成一个完整的计算体系，以模拟真实的CPU工作过程。 2. 通过控制数据通道，学习微程序控制器如何在单个指令周期内执行一系列微指令，从而完成一条机器指令的操作。 3. 实践性地理解并运用机器指令与微指令的关系，掌握如何通过指令来控制整个计算机系统，包括输入、输出、运算和存储功能。 实验所需的设备包括计算机组成原理实验仪和一台PC机，以及相应的排线，这些设备为搭建和测试模型机提供了硬件支持。 实验的核心原理围绕以下几个部分展开： 1. 数据通道的控制架构在实验数据框图中体现，如图4-1所示，微程序控制器负责协调各个组件之间的通信，确保指令的有效执行。 2. 指令周期内，每条机器指令都对应一个特定的微程序，这个微程序包含了执行该指令所需的所有操作步骤。 3. 实验者需将五条机器指令及其相关数据写入RAM和ROM中，然后通过CPU运行这些指令，观察和分析微指令如何转换成机器指令的行为。 给出的微指令格式列出了具体的二进制编码，每个微指令都具有不同的功能，如数据处理、转移控制等。通过编写和执行这些微指令，参与者可以深入理解指令集架构，并且能够根据指令的特性来设计相应的微程序。 这个计算机基本模型机设计实验不仅锻炼了学生的硬件集成能力和软件编程技能，还强化了他们对计算机内部工作原理的理解，特别是指令集和微程序控制的概念。通过实际操作，学生能够建立起从宏观指令到微观操作的桥梁，提升对计算机系统的整体认知。