计算机组成原理课程设计报告

计算机组成原理计算机组成原理 课程设计报告课程设计报告 实验项目 实验项目 1 设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的模型机 设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的模型机 2 设计一个具有带进位加法和条件跳转的模型机 设计一个具有带进位加法和条件跳转的模型机 专专 业 业 计算机科学与技术 班班 级 级 09 级 37 3 班 学学 号 号 姓姓 名 名 合合 作 作 指导教师 指导教师 实验时间 实验时间 2011 6 15 6 17 2 实验一 设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的模型机实验一 设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的模型机 1 问题描述 问题描述 本题目设计的是一台具有输入 输出 带进位加法 储存和跳转功能的模 型计算机 并写出工作程序和测试数据验证所设计的指令系统 2 设计目标 设计目标 在设计完本程序后 所设计模型机能够完成从一个外设输入一个数到指定 的寄存器中 另外输入立即数并将其存入另一个 寄存器中 两数进行进位相 加并将结果保存到第一个寄存器 输出结果 并显示 另外 实现无条件跳转 至开始 3 指令格式 指令格式 助记符号机器指令码功 能 IN0000 0000Input R0 ADC Imm1110 0000 XXXX XXXXR0 Imm CY R0 STA addr0010 0000 XXXX XXXXR0 addr OUT addr0011 0000 XXXX XXXX addr LED JMP addr0100 0000 XXXX XXXX addr PC 4 设计微指令 设计微指令 1 定义指令码 及定义一个下地址为 定义指令码 及定义一个下地址为 08H 指令指令编码微地址 IN0000 000008 ADC0001 000009 STA0010 000010 OUT0011 000011 JMP0100 000012 2 设计微指令编码表 设计微指令编码表 微微 地地 S S 3 3 S S 2 2 S S 1 1 S S 0 0 M M C C n n W W E E A A 9 9 A A 8 8 A AB BC CUA5 UA0UA5 UA0 3 址址 0 0 0000000110 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0000000111 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 2 0000000 00 01 11 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 8 00000000 00 00 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 9 0000000111 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 3 0000000 00 01 10 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 4 0000000110 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 5 1001000110 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 A 00000001 11 11 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 6 0000000011 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 7 0000001010 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 B 0000000111 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 D 0000000011 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 E 0000000010 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 F 0000001100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 C 0000000111 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0000000011 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 3 微程序流程图 微程序流程图 4 4 由编码得到微程序 由编码得到微程序 根据以上编写的微程序 以及微指令代码化的方法得到的微程序代码为 M M0101ED82 M0200C048 M M0901ED83 M0300B004 M0401A205 M05919A01 5 M0A01ED86 M0600E007 M M0B01ED8D M0D00E00E M0E00900F M0F M0C01ED90 M1000D181 5 写工作程序 写工作程序 P0000 P0110 P0222 P0320 P0401 P0530 P0601 P0740 P0800 6 建立联机操作文件 建立联机操作文件 为了从 PC 机下载工作程序和微程序 需要建立联机操作文件 该文 件是普通的文本文件 扩展名为 TXT 可用记事本来建立的 要求 a 测试用的工作程序排在文件的前面 每个内存地址及代码占一行 6 b 微指令代码排在文件的后面 每个微地址及微指令代码占一行 7 按照实验电路图连接实验线路 按照实验电路图连接实验线路 实验采用复杂模型机系统连线图 电路图如下 BU S U N I T B7 B0 AD D R ESS U N I T B7 B0 ALU U N I T B7 B0 B7 B0 AU J3 AU J1 LO G U N I T R EG U N I T B7 B0 W R U N I T STATE U N I T SI G N AL U N I T MM I I C CR RO O C CO O N NT TR RO O L LL LE ER R LO G U N I T SW I TC H U N I T I N S U N I T I N PU T U N I T D 7 D 0 M AI N M EM A7 A0 D 7 D 0 EXT BU S D 7 D 0 AD 7 AD 0 EX U N I T D 7 D 0 O U TPU T U N I T D 7 D 0 SW J3 I 7 I 2 I 3 I 0 I 7 I 2 I 3 I 0 SE6 SE1 SE6 SE1 P 1 P 2 P 3 P 4 P 1 P 2 P 3 P 4 R S B R D B R I B R S B R D B R I B LD R 1 LD R 1 LD I R LD I R PC B LD PC LD AR LO AD PC B LD PC LD AR LO AD S3 C N M 24 M 19 LD D R 1 LD D R 2 LD D R 1 LD D R 2 ALU B 299 B ALU B 299 B AR AR C Y ZI FC FZ M 16 M 17 A8 A9 R 2 B R 1 B R 0 B R 2 B R 1 B R 0 B LD R 2 LD R 1 LD R 0 LD R 2 LD R 1 LD R 0 R J1 C E W R LED B Y2 Y1 Y0 SW B SW B SW A SW B SW A T4 T3 T2 T1 TS4 TS3 TS2 TS1 F H 24 W E M 18 W RW R 8 运行 运行 a 系统与 PC 机联机 实验系统安装有一个标准的 DB 型 9 针 RS 232C 串口插座 使用配套的串 行通信电缆分别插在实验系统及 PC 机的串口 即可实现系统与 PC 机的联机操 作 b 下载工作程序和微程序 使用唐都软件将工作程序和微程序下载到实验箱的内存和控制存储器中 7 其中 自带电 线的实验箱用 NCMP53 软件 启动软件后使用 F4 装载 进行下 载 外接电源线的实验箱用 CMPP 软件 启动软件后在菜单中选择 转储 装载 进 行下载 c 运行 实验原理图 及数据流程图如下 9 调试以及调试过程 调试以及调试过程 把写好的程序下载到唐都实验箱 打开软 件复杂模型机的原理图 按步骤点击单步运行 查看运行的指令和 微指令的过程 调试发现问题 a 刚开始时点击时 机器不运行 b DR1 与 DR2 相加结果不正确 c 从 R0 到内存 STA 存数指令的存数操作有误 R0 B 打开的同 时把 AR 的 LDAR 也打开了 造成指向内存单元改变 也就 8 造成输出时的数据不正确和 d 修改上一条错误后 误把 R0 数据存在 01 单元 覆盖了原来 的指令 当跳转指令跳转回到原来程序的开头时 执行第二次 就发生了错误 所以针对以上问题 都一一地找到相应的错误之处和解决方法 a1 连线有错误 检查后发现错误之处 并改正 b2 改变 s3 到 s0 改为 1001 带进位加法 c3 由于疏忽造成 修改对应的 LDAR 开关编码 d4 修改 P 程序 存到没用的内存 上述问题解决之后 程序便可运行出结果 10 运行结果 运行结果 在上图中会执行 INPUT 到 R0 然后从内存中取出一个数放到 DR2 中 R0 内的数放到 DR1 中 DR1 DR2 cy 放到 R0 中 再将 R0 内的数显示到 LED 上 9 实验二 设计一个具有带进位加法和条件跳转的模型机实验二 设计一个具有带进位加法和条件跳转的模型机 1 问题描述 问题描述 本题目设计的是一台具有输入 输出 数据传送 带进位加法 条件跳转 停机功能的模型计算机 并写出工作程序和测试数据验证所设计的指令系统 2 指令格式 指令格式 助记符号指令格式功 能 MOVrs rdXXXX Rs RdRs Rd ADCrs rdXXXX Rs RdRs Rd CY R0 BZCD00 00 00 00 D 当 cy 1 或 z 1 时 D PC 否则 顺序执行 INrdXXXX 01 RdSW rd OUTrdXXXX 10 RdRd LED HALTXXXX 0000 停机 3 设计微指令 设计微指令 1 定义一个下地址为 定义一个下地址为 20H 指令指令编码微地址 IN0011 000023 MOV0010 000022 ADC0001 000021 BZCD0000 000020 OUT0100 000024 HALT0101 000025 2 设计微指令 设计微指令 微微 地地 址址 S S 3 3 S S 2 2 S S 1 1 S S 0 0 M M C C n n W W E E A A 9 9 A A 8 8 A AB BC CUA5 UA0UA5 UA0 0 0 0000000110 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0000000111 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 00000000011 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 2 2 0 0000000110 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0000000111 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 3 0000000011 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 1 0000000110 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 4 0000000110 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 5 1001000110 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 2 0000000110 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 0000000000 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 4 0000000100 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 5 0000000110 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 3 画出微程序流程图 画出微程序流程图 11 4 微程序代码微程序代码 根据以上编写的微程序 以及微指令代码化的方法得到的微程序代码为 M M0101ED82 M0200C060 MC1 M1101ED83 M0300D181 M2101A404 M0401B205 M05919A01 12 M M M M 5 设计工作程序代码 以测试微程序 设计工作程序代码 以测试微程序 P0035 P0124 P0235 P0314 P0444 P0500 P0607 P0750 6 按照实验一建立联机文档并按照书本 按照实验一建立联机文档并按照书本 计算机组成原理课程设计计算机组成原理课程设计 的附录的附录 2 系统连线参考图 进行连线 系统连线参考图 进行连线 7 运行与调试 运行与调试 把程序下载但唐都实验箱进行运行和调试 通过调试发现的问题 A 不知道 R1 R2 R0 三个寄存器的关系 请教老师解决 B 运行第一条指令后便停滞 不再执行下面的操作 C 解决 a 后 从输入模块输入到 R1 或 R2 都不能实现 D 条件跳转指令后 执行