计算机课程设计报告.doc

计算机组成原理课程设计任务书一、 实验目的：(1) 通过微程序的编制、装入、执行，验证微程序控制器控制的工作方法。观察微程序的运行过程，为进行简单模型计算机实验做准备。(2) 通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。掌握计算机微程序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程。(3) 深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令，以提高学生对计算机机器指令理解，锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。二、 实验说明：要进行这项大型实验，必须清楚地懂得：（1） 模型机的功能部件及其连接关系；（2） 模型机每个功能部件的功能与具体组成；（3） 模型机支持的指令格式；（4） 模型机的微指令格式；（5） 已实现的典型指令的执行实例，即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接；三、 实验内容：（1） 完成总线数据传输控制实验。（2） 完成简单模型计算机实验。（3） 完成机器指令设计实验。可选择其中一项任务任务之一：在模型机上实现以下功能：a) 每次输入2个数，将这2 个数相加，其和依次存入存储器地址为20H开始的3个单元，并送LED显示输出，以上操作循环执行3次后停机。b) 其中：设R0为循环计数器、R1为累加器、R2为变址寄存器，Ri就是R2c) INPUT DEVICE和OUTPUT DEVICE的端口地址皆为00H。任务之二：在模型机上实现以下功能：对输入开关上的数据和存储器某一单元中的数据进行加法操作，结果累计在存储器某一单 元中，当累计值大于256时转而进行减法操作，即把此存储器单元中的值减去输入开关上的数据，结果送同一存储器单元，当操作结果小于0时再转而进行加法操作，使用显示灯上出现数据连续加，然后连续减，减到0时再连续加。这样连续加民、减直到拔动CLR结束程序运行为止。任务之三：1、 分析手动装入程序代码时，为什么必须要在微地址显示灯显示“0001111”时，才从开关上置入指令代码？同时，在手动校验时，为什么只有当微地址显示灯显示“0001001”时，发光管上显示的内容才是内存的数据？2、若将OUT指令的操作码改为0101，则微程序必须做什么样的修改？3、在微程序流程图上，最多还可以添加几条机器指令？ 四、 实验要求：（1） 根据实验内容完成各指导书中的实验数据的结果、分析和总结。（2） 要求自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序）（3） 设计测试程序、实验数据并上机调试。（4） 设计报告内容：包括1）、设计目的；2）、实验内容和与之相关的逻辑结构图（可参考表1-8、9；表2-1；表2-15；表2-16、17、18；表2-21）；和（图2-15、3-1）。3）、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序） 4）、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。（5） 大型实验报告必须打印成册，备注：1.各班每2人一组,可自由组合但要固定,各班班长将各组组号及学生名单于第一次上机时上报指导教师； 2.各班学生须严格按照规定的时间上机,不得无故缺席、迟到早退，指导教师会严格考勤。 指导教师：付峰、张芳 2012年12月28日计算机组成原理实验报告一、 实验目的：1通过微程序的编制、装入、执行，验证微程序控制器控制的工作方法。观察微程序的运行过程，为进行简单模型计算机实验做准备。2通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。掌握计算机微程序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程。3深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令，以提高学生对计算机机器指令理解，锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。二、 实验内容和与之相关的逻辑结构分析图（1） 完成总线数据传输控制实验。（2） 完成简单模型计算机实验。（3） 完成机器指令设计实验。三、程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序）（1） 无借位减。指令助记符：SUB DR , ADDR。SUB：无借位减记忆符DR：通用寄存器号（R3、R2、R1、R0之一）ADDR：存储器直接地址，范围为00H-FFH指令格式：二字节指令 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I01 10 1 0 1D R ADDR指令第一字节的I7，I6=11约定值，I5，I4，I3，I2=0101指令编号，编排在实验八已有的5条指令之后。指令功能：（ADDR）-（DR）DR，影响Cy，Zi标志位。指令功能说明：存储器直接地址ADDR中内容减去寄存器SR中的内容，进位标志Cy不参加运算，结果送寄存器SR，当（ADDR）小于（DR）时，Cy=1，当（SR）等于（DR）时，Zi=1。微指令执行流程图 35HPCAR,PC+1PC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加124位微码：110 111 000 1 000000 0 0111101 DC403D 3DHRAMAR功能解释：存储器内容（指令第二字节）送地址寄存器24位微码：110 000 010 0 000000 0 0111110 C1003E 3EHRAMDA1功能解释：存储器内容送第一操作数寄存器24位微码：001 000 010 0 000000 0 0111111 21003F 3FHDRDA2功能解释：通用寄存器内容送第二操作数寄存器24位微码：010 100 000 0 000000 0 1000000 500040 40HDA1-DA2DR功能解释：第一操作数减第二操作数送通用寄存器24位微码：100 001 111 1 011000 0 0000001 87D801（2）带进位加。助记符：ADDC DR , ADDR。指令格式：二字节指令 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I01 10 1 1 0D R ADDR指令第一字节的I7，I6=11约定值，I5，I4，I3，I2=0110指令编号，排在无借位减之后。指令功能：（SR）+（DR）+CyDR，影响Cy，Zi标志位。指令功能说明：存储器直接地址ADDR中内容加上寄存器SR中的内容再加上进位标志Cy，结果送寄存器SR，当（SR）+（DR）+Cy值大于255时，Cy=1，等于255时，Zi=1。用这条指令可实现多字节的加法操作。微指令流程图 36HPCAR,PC+1PC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加124位微码：110 111 000 1 000000 0 1000001 DC4041 41HRAMAR功能解释：存储器内容（指令第二字节）送地址寄存器24位微码：110 000 010 0 000000 0 1000010 C10042 42HRAMDA1功能解释：存储器内容送第一操作数寄存器24位微码：001 000 010 0 000000 0 1000011 210043 43HDRDA2功能解释：通用寄存器内容送第二操作数寄存器24位微码：010 100 000 0 000000 0 1000100 500044 44HDA1+DA2+CyDR功能解释：第一操作数加上第二操作数再加上Cy送通用寄存器24位微码：100 001 110 1 100101 0 0000001 876501（3）C条件转移。助记符：JMPC ADDR。指令格式：二字节指令 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I01 10 1 1 10 0 ADDR指令第一字节的I7，I6=11约定值，I5，I4，I3，I2=0111指令编号，排在ADDC之后。指令功能：若Cy=1，则ADDRPC，影响Cy、Zi标志位。指令功能说明：当Cy=1时，ADDR中内容送指令计数器，否则顺序执行下条指令。微指令流程图37HPCAR,PC+1PC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加124位微码：110 111 000 1 000000 0 1000110 DC4046 46HRAMDA1功能解释：存储器内容送第一操作数寄存器24位微码：001 000 010 0 000000 0 1000111 210047 47HJ4#条件散转转移，下地址为10H（箭头处为散转地址）24位微码：000 000 100 1 000000 0 1010001 024050 DA1PC功能解释：若Cy=1，第一操作数送计数器50H 24位微码：000 000 000 0 000000 0 0000001 00000151H 24位微码：000 000 000 0 000000 0 0000001 00000152H 24位微码：111 001 000 1 000001 0 0000001 E44E0153H 24位微码：111 001 000 1 000001 0 0000001 E44E01（4）寄存器内容+1。助记符：INC DR。指令格式：二字节指令 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I01 11 0 0 0D R指令第一字节的I7，I6=11约定值，I5，I4，I3，I2=1000指令编号，编排在JMPC之后。指令功能：DR+1PC，不影响Cy、Zi标志位。指令功能说明：把指令DR指示的通用寄存器内容加1后送回同一寄存器中。微指令流程图38HPCAR,PC+1PC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加124位微码：110 111 000 1 000000 0 1001000 DC4048 48HDRDA1功能解释：存储器内容送第一操作数寄存器24位微码：001 100 000 0000000 0 1001001 300049 49HDA1+1DR功能解释：第一操作数加1送通用寄存器24位微码：100 001 111 1 000000 0 0000001 87C001（5）存储器内容送通用寄存器。助记符：LDA DR , ADDR。指令格式：二字节指令 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I01 11 0 0 1D R ADDR指令第一字节的I7，I6=11约定值，I5，I4，I3，I2=1001指令编号，编排在INC之后。指令功能：（ADDR）DR，不影响Cy、Zi标志位。指令功能说明：存储器直接地址ADDR中内容送通用寄存器DR。微指令流程图 39HPCAR,PC+1PC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加124位微码：110 111 000 1 000000 0 1011000 DC404A 4AHRAMAR功能解释：存储器内容（指令第二字节）送地址寄存器24位微码：110 000 010 0 000000 0 1011001 C1004B 4BHRAMDA1功能解释：存储器内容送第一操作数寄存器24位微码：001 000 010 0 000000 0 1011010 21004C 4CHDA1DR功能解释：第一操作数送通用寄存器24位微码：100 001 111 0 0000001 0 0000001 87C101（6）总程序。流程图：开始清零存储器某单元存储器+输入值送存储器并输出存储器值256存储器-输入值送存储器并输出存储器值