这学期的计算机组成原理课程终于结束了，明天就要去最后答辩了。大概可能就是要回答一些问题什么的吧，所以今天剩下的时间就用来总结一下这学期学过的比较重要的一些内容。
组成原理实验
由于似乎后半部分是考核的重点，因此主要需要复习的是后半部分知识。
后半部分包括了六个实验，其中比较重要的是：微程序控制器实验和简单模型机设计实验。此外，掌握各种信号的作用也是相对比较重要的。
在本文档中，所有标注**关键** 为必须掌握内容
计算机系统认识实验
1.后半部分的实验主要建立在TD-DMA实验箱基础上；
2.（关键）计算机系统组成的五大部件：
- 运算器
- 控制器
- 存储器
- 输入设备
- 输出设备
3.计算机系统操作过程概括：
（1）通过输入设备接受程序和数据信息，传送到存储器；
（2）通过控制器分析存放在存储器中的程序，将其中的数据信息读取到运算器进行处理；
（3）将处理结果送到计算机的输出设备或存储器
4.冯诺依曼体系：
（1）指令和数据由二进制代码表示，即0和1；
（2）采用存储程序方式，程序存放在连续的存储器地址中；
（3）以控制信息流为驱动，由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行；
（4）以运算器为核心，数据信息流被调用处理，所有的数据处理执行都经过运算器；
（5）通过程序计数器PC来存放下一次执行的指令单元地址，顺序加1或跳转
基本运算器实验
1.运算器是计算机进行数据处理的核心部件，其核心是算术逻辑单元（ALU）
2.运算器组成：
- 三个独立的运算部件：算数、逻辑、移位
- 暂存器：A和B
- 控制信号：S3-S0、CN
- 进位标志：FC
- 判零标志：FZ
3.（关键）三个信号的作用：
（1）ALU-B置低电平：运算器单元的运算结果进入总线
（2）IN-B置低电平：输入单元的数据进入总线
（3）LDA/LDB置高电平：两个暂存器可以接受数据
4.运算器的控制信号作用（可以控制运算）：
静态随机存储器实验
1.基本存储单元：
（1）能够存储一位二进制信息；
（2）是一个可控制的双稳态二进制触发器；
（3）选择信号、读写信号、数据信号
2.（关键）几个控制信号的作用（前三个信号在总线那一节还会讲到）：
（1）IOM：决定对I/0设备还是对存储器进行读写操作，置低电平代表对存储器进行读写操作；
（2）WR：置高电平进行写操作；
（3）RD：置高电平进行读操作；
（4）LDAR置高电平：对地址存储器AR写数据；
（5）IOR：置低电平代表从输入单元获取数据
微程序控制器实验
1.微程序控制器的基本任务：
（1）完成当前指令的翻译和执行；
（2）将当前指令的功能转换为可控制的硬件逻辑部件工作
2.（关键）重要概念：
| 名称 | 定义 |
|---|---|
| 微命令（微信号） | 直接作用于控制电路的控制命令 |
| 微操作 | 由微命令控制实现的最基本操作： 取指令地址、读指令、译码、取操作数地址、取操作数、运算、写回结果等都是微操作 |
| 微指令 | 1.一个微周期所需的微命令集，用二进制编码表示； 2.同时发出的控制信号所执行的一组微操作 一个典型的加法指令的执行可分为：取指令、计算地址、取操作数和加法运算四步，每一步都由一组微操作实现 |
| 微周期 | 读取一条微指令并完成相应微操作所用时间，通常为一个机器周期 |
| 微程序 | 1.若干条微指令的有序序列； 2.每条机器指令对应一段微程序 |
一段程序由一系列机器指令组成
比如：in、add、out、jump……
每一条机器指令由一段微程序实现
每一段微程序由一组微指令表示
每一条微指令由一组微操作实现
一个微操作对应一条微命令
3.（关键）微程序控制器组成：
- 控制存储器CM：
- 用于存放微程序
- 每个单元存放一条微指令代码，只读
- 微指令寄存器uIR：
- 用于存放正在指令的微指令
- 包括微命令控制字段和顺序控制字段两部分
- 微地址寄存器uAR：
- 用于保存下一条微指令的地址
4.（关键）微指令格式：
| 23 | 22 | 21 | 20 | 19 | 18 - 15 | 14-12 | 11-9 | 8-6 | 5 – 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| WR | RD | IOMS | S3-S0 | A | B | C | uA5-uA0 |
- 24位字长
- uA5-uA0是6位后续微地址
- A、B、C是三个译码字段
3.三个字段和二进制微代码表（了解即可）：
4.（关键）微程序流程图：
本实验中有四条机器指令：
| 指令名 | 二进制代码 |
|---|---|
| ADD | 0000 0000 |
| IN | 0010 0000 |
| OUT | 0011 0000 |
| HLT | 0101 0000 |
四条机器指令高四位在P<1>处与30进行运算，决定了后续执行哪条分支。
5.（关键）微程序控制器工作过程：
- 机器周期开始，执行公共取指操作
- 读机器指令，送入指令译码器（同时修改PC）
- 进行指令译码，取出操作码产生对应的微程序入口地址，送入微地址寄存器
- 取出对应的一条微指令，送入微指令寄存器
- 微指令操作字段经译码产生一组微命令，送入相应的执行部件
- 在时序控制下完成微操作（T2/T4）
- 产生后续微地址，读取下一条微指令
- 执行完一段微程序后，开始新的机器周期
总线基本实验
1.总线是计算机各部件之间进行数据传输的公共通路，是一组导线和相关的控制、驱动电路的集合
- 数据总线
- 地址总线
- 控制总线
2.（关键）关于WR、RD、IOM控制信号：
| WR | RD | IOM | 功能 |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 0 | 读存储器 |
| 1 | 0 | 0 | 写存储器 |
| 0 | 1 | 1 | 读I/O |
| 1 | 0 | 1 | 写I/O |
3.关于R0-B、LDR0、LDAR控制信号：
R0-B
- 置1时，R0寄存器输出关闭
- 置0时，R0寄存器输出打开
LDR0
置1时，R0寄存器输入打开
置0时，R0寄存器输入关闭
LDAR
置1时，允许访问地址寄存器
置0时，不允许访问地址寄存器
（关键）简单模型机设计实验
1.（关键）CPU的组成
- 运算器
- ALU：完成数据计算或处理
- 暂存器A、B
- 控制器MC：控制数据和指令的进出
- 寄存器：用于暂存数据或指令
- 通用寄存器R0
- 指令寄存器IR
- 地址寄存器AR
- 程序计数器PC
2.CPU基本功能：读取并执行指令
3.CPU要完成的工作：
- 取指令：读主存，装入寄存器
- 分析指令：指令译码，决定动作
- 取指令：从主存或I/O读取操作数
- 处理数据：对操作数进行算术或逻辑运算
- 写数据：将执行结果写到主存或I/O
4.**(关键)**微指令执行：
（1）采用P(1)测试字，测试条件是指令寄存器高六位 IR7~IR2；
（2）五条机器指令：
ADD（二进制加法）
IN（输入）
OUT（输出）
HLT（停机）
JMP（转移）
总结
除了上述标记关键的点之外，还有几个地方需要知道：
机器周期工作过程：
单周期包括四个单节拍，单机器指令要执行多个单周期
各种信号：见上述标注
好了，走神了两节课整理完的机组实验结束了（虽然基本都是复制ppt内容
不过水了一篇推送，很快乐
