【计算机组成原理实验】硬布线控制器实验分析

简介：
本实验为《计算机组成原理》课程中的硬布线控制器部分，旨在通过实践加深学生对数据通路和控制单元的理解与设计能力。 本实验的主要内容是掌握硬布线控制器的组成原理，并分别设计单周期和多周期版本的CPU。通过这项实验，学生能够深入理解计算机系统的构成及工作机理。 硬布线控制器在计算机系统中负责控制CPU执行流程。它分为单周期和多周期两种类型，主要区别在于指令周期的执行方式：单周期硬布线控制器在一个时钟周期内完成所有指令的操作；而多周期版本则将一个指令的动作分散到多个时钟周期内进行。 实验步骤包括编译机器语言源程序、生成HEX文件，并将其烧写进单周期和多周期CPU的程序存储器中。接下来，学生需要手动或自动执行这些机器代码，同时观察寄存器（如AR, IR, PC）及总线上的数据变化情况。 通过实验结果发现，在运行效率方面，两种控制器表现不同：由于在一个时钟周期内完成所有指令操作，单周期硬布线控制器的执行速度较快；相比之下，多周期版本则因为将一个指令的动作分散到多个时钟周期里进行而显得较慢。 在整个过程中，学生不仅学习到了硬布线控制器的设计和实现方法以及其在计算机系统中的作用，还加深了对计算机组成原理的理解。此外，实验也涵盖了机器语言程序的编译执行、存储器的作用及总线等关键组件的工作机制等相关知识的学习。 总结来说，这项实验通过设计与实现单周期和多周期硬布线控制器的方式帮助学生掌握其构成原理以及工作机理，并了解了该类控制器的设计方法。