计算机组成原理实验(NEW).ppt

计算机组成原理实验,实验指导：倪金龙 信息楼401 Tel：28008271 ,前言 实验课注意事项,一、实验预习。 二、实验过程，不带电连线和拆线，真实记录实验数据。 三、实验完毕后，清理实验台。 四、实验报告要求： 1.实验日期，同组者实验等 2.实验目的 3.实验原理(简明) 4.实验过程: (1)连线 (2)操作过程(条理清晰) (3)实验数据(真实) 5.实验结果和结论 6.自己的看法或者疑问,前言 成绩比例及考试方式,平时成绩50分 实验操作情况30 实验报告20 期末考试成绩50分 实验理论考试25 实验操作考试25,课程性质,课程的目的和任务,计算机系统：硬件和软件的综合体。 本课侧重点：学习计算机单机系统组成结构；学习各组成部分的工作原理。 学习目的： 1）建立计算机系统的整机概念，理解软硬件的关系和逻辑的等价性； 2）深入了解计算机各部件的的组成原理、工作机制以及部件之间的相互关系； 3）加强硬件分析和设计的基本技能和方法，培养和提高计算思维能力。,课程内容,研究讨论单台计算机的完整硬件系统的基本组成原理与内部运行机制。 单台：非多机系统 完整：计算机整机、全部的硬件功能部件。 基本：不一定是最高性能、最合理的组成,而是最基础的必要的组成部分。,课程内容,高级语言,汇编语言,指令代码,微指令代码,课程内容,教学进度安排(正常),教学进度安排(信电),实验台基本结构,实验一：实验台基本操作,实验要求: 把输入部件（INPUT）上的数据65送到总线(BUS)。 INPUTBUS 把总线(BUS)上的数据送到输出部件(OUT)。 BUSOUT 数据变换操作（clock单元代替开关）,OUT单元的数据随着INPUT单元的数据变化而变化（连续脉冲？）。,实验二：算术逻辑运算实验,实验要求： 把输入部件（INPUT）的数据送到DA1和DA2 INPUTDA1;INPUTDA2 将运算器（ALU）运算结果输出到总线指示灯显示。填写P44表2-2 ALUBUS。 验证:S3-S0,M,CI=101001 101000 101101 101100 四个运算结果数据 65 66 9A,算术逻辑运算实验,BUS,DA1(274),DA2(274),运算器(181),运算器(181),锁存器(245),BUS,D7-D0,D7-D0,D7-D0,D7-D4,D3-D0,D3-D0,D7-D4,D3-D0,D7-D4,S3-S0 M,Ci,S3-S0 M,Ci,B-DA1,B-DA2,ALU-B,实验三：进位与判零控制实验,实验要求： 实验步骤用时序流程图表示。 给定进位标志CY，判零标志CZ，规定操作方式。自己取数据，填写P47表2-4。,实验要求： 实现3465H和12A7H相加结果保存到两个通用寄存器中并读出。 实现3465H和12A7H相减结果保存到两个通用寄存器中并读出。 微操作 控制信号 INPUTDA1 IO-R#,B-DA1 INPUTDA2 IO-R#,B-DA2 ALU(加)RO ALU-B#, S3-S0,M,CI=100101 ,B-R0 判断cy CYCN#或CYNCN#,T4 INPUTDA1 IO-R#,B-DA1 INPUTDA2 IO-R#,B-DA2 ALU(加) R1 CYCN#,ALU-B#, S3-S0,M,CI=100101 ,B-R1 R1OUT R1-B#,IO-W R0OUT R0-B#,IO-W,实验四：移位控制实验,实验内容：FOH*3/4OUT 实验步骤 IN(F0H)DA1 IN(F0H)299 299(右移2次)DA2 ALU（减）OUT,对应控制信号 IO-R#，B-DA1 IO-R#，S1,S0=11，T4 299-B#，S1,S0=10，T4，T4，B-DA2 ALU-B#，S3S0,M,CI=011000，IO-W,我的结果是：1011 0100,实验五 存储器实验,实验内容： 1、地址分别为01、02的内存中的数据相加后，写入到地址为03的内存中。并在OUT单元读出。 2、地址分别为01、02的内存中的数据为地址的内存中的数据相加后，写入到地址为03的内存中的数据为地址的内存单元中。并在OUT单元读出。(地址为40H、80H的内存预置数据10H、01H) 要求：写出每步微操作，及每步微操作所需控制信号。,IN(01)AR MEMDA1 IN(02)AR MEMDA2 IN(03)AR ALU(加)MEM MEMOUT,IN(01)AR MEM R0 R0 AR MEMDA1 IN(02)AR MEM R0 R0 AR MEMDA2 IN(03)AR MEM R0 R0 AR ALU(加)MEM MEMOUT,IN(01)AR MEMDA1 IN(02)AR MEMDA2 IN(03)AR ALU(加)MEM MEMOUT,IN(01)AR MEMR0 R0AR MEMDA1 IN(02)AR MEMR0 MEMDA2 IN(03)AR MEMR0 R0AR ALU(加)MEM MEMOUT,IN(01)AR IN(80)MEM IN(02)AR IN(40)MEM IN(03)AR IN(20)MEM IN(01)AR MEMBUS(读操作) IN(02)AR MEMBUS(读操作) IN(03)AR MEMBUS(读操作) ,简单模型机,1、根据简单模型机已经定义的5条指令，编程实现以下功能： 输入单元（20H）加上内存20H，存放到地址为20H的内存中，并在OUT显示。循环累加。 2、在已有的简单模型机的5条指令的基础上，再自己定义一条减法指令：SUB RO ADDR（ ADDR- R0RO），编程实现以下功能： 内存20H减去输入单元（20H），存放到地址为20H的内存中，并在OUT显示。循环累减。 注：20H中数据预置为80H。 软件下载地址：FTP：//113,SUB ADDR（ ADDR- R0RO）,PCAR PC+1,RAMAR,RAMDA1,DA1-DA2DR,DRDA2,35,40,41,42,43,实验名称:带移位模型机的设计与实现,简单模型机基础上定义四条指令 RR,RL,RRC,RLC 操作码自己定义(书上p89,定义的微地址有冲突) 例如RR操作码为11010100,则入口地址为35H. RR(功能：DR循环右移DR) 改变RR指令功能如下之一 RR addr(功能：addr循环右移DR) RR addr1,addr2(功能：addr1循环右移addr2) 编程序实现输出指示灯”00000001”(来源于input单元)从左往右或从右往左循环移动。,1，定义指令RR（DR右移DR） 指令格式：D4,35H,40H,41H,DR-B#，S1,S0=11,299-B#，S1,S0,M=100,R299-B#，B-DR,PCAR PC+1,RAMIR,J（1）,定义指令过程： 1、先确定RR的操作码，如11010100。 2、根据操作码，可知微指令入口地址为35H（参考J(1)散转规则）。 3、画微操作流程图（如左图）。 4、将微操作转化为微指令写入微存储器,思考：,再定义一条乘5指令：Five （功能：DR*5DR） 编程序实现输出指示灯”00000001”(来源于input单元)循环乘5输出。,PCAR PC+1,RAMIR,J（1）,DRDA1,DR299,299循环左移,36H,40H,41H,FIVE 指令格式：D8 功能：DR*5DR,FIVE ADDR 指令格式：D8 addr 功能：addr*5DR,299循环左移,299DA2,DA1+DA2DR,PCAR,PC=PC+1,RAMAR,36H,程序,指令程序助记符： IN dr (INDR) P1: RR dr (DR右DR) STA dr 20 (DR20) OUT 20 (20OUT) JMP P1 (PC=P1),RAM:,机器指令设计实验,在简单模型机定义的五条指令（IN,ADD,STA,OUT,JMP）的基础之上，自己设计以下指令： SUB dr,addr ( addr-drdr ) ADDC dr,addr ( addr+dr+cydr ) JMPC addr ( 若cy=1，addrpc ) INC dr ( dr+1dr ) LDA dr,addr ( addrdr ) 运用以上定义的指令，编写指令程序实现以下功能： 地址为20H的内存单元中的数据（初始值为0），加上开关中的一个数据（50H）,存放到20H内存单元，并输出到OUT单元显示，并循环累加，当数据即将溢出时，转做减法操作，当减到即将溢出时，又做加法操作，如此循环。,指令程序： P1: IN dr (INDR) ADD dr 20 (20+DRDR) JMPC P2 (若cy=1,PC=P2) STA dr 20 (DR20) OUT 20 (20OUT) JMP P1 (PC=P1) P2: IN dr (INDR) SUB dr 20 (20-DRDR) JMPC P1 (若cy=1,PC=P1) STA dr 20 (DR20) OUT 20 (20OUT) JMP P2 (PC=P2),PCAR PC+1,RAMIR,J（1）,PCAR,PC=PC+1,RAMDA1,J(4),37,CY=1,DA1PC,01,01,41,40,45,CY=0,45,47,JMPC(DC),SUB(D4),PCAR,PC=PC+1,RAMAR,RAMDA1,35,3A,3B,DRDA2,DA1-DA2DR CYNCN#,01,3C,3D,ALU-B# S3-S0 M CI= 000001 B-PC# PC+1,中断模型机设计,屏蔽中断INT-R,开放中断INT-E,35,01,3E,D4,PCAR,PC=PC+1,RAMSP,34,20,D0 FF,J(5),3C,SPDA1,NULL,61,41,01,DA1-1SP,37,SPAR,38,PCRAM,39,INTDA1,3A,DA1PC,3B,01,SPAR,32,RAMDA1,19,DA1PC,1A,SPDA1,1B,DA1+1SP,1E,J(