上海大学计算机组成原理实验报告8级

1、上海大学计算机学院计算机组成原理二实验报告8姓名： 学号： 教师：xxx时间：xxx 地点：xxx 机位：xxx实验名称：程序转移机制（综合实验）一、实验目的：1. 学习实现程序转移的硬件机制；2. 掌握堆栈寄存器的使用；3. 深入理解PC寄存器自动加1和打入初值功能对计算机程序的深远影响；4. 掌握代码的分段连续存放技术和实现二、实验原理：程序转移：分支和循环总是可以相互替代，所以也常说程序段内的执行流程有顺序和转移两种，而程序段之间的调用也只是把执行流程转移到了另外一个程序段上。所以，任何复杂的程序流程，在硬件实现机制上只有两种情况：顺序执行和转移。硬件实现这两种情况的技术很简单：PC寄存

2、器的自动加1功能实现程序顺序执行，PC寄存器的打入初值功能实现程序转移。实验箱系统的程序转移硬件机制：当LDCP有效（0）时，PC被打入新值（赋初值），实现程序的转移。这一刻DBUS上的值就是转移的目标地址（被打入PC），这个地址同转移指令所在地址的关系决定了转移类型。子程序调用和保护断点：子程序的调用和返回是两次转移，特殊点在于：返回时转移的目标一定是调用时转移的出发点。为实现这个特点，在调用转移时必须把出发地址（断点）保存起来。这个“保存”还必须有两个要求：1.不被一般用户所知或改变。2.返回转移时能方便地找到它。第一个要求决定了它不能被保存在数据存储区或程序存储区，第二个要求决定了返回指

3、令的目标地址获得方法与其它转移指令完全不同，返回指令的目标地址一定从这个特殊的“保存区”得到，指令本身不需要再带目标地址，而其他转移指令必须自带目标地址。再考虑到子程序调用的“可嵌套性”，这个“保护区”里的数据应该有“先入后出”特点，这与“货栈”中堆放的货物相似，故称其为“堆栈”。ST寄存器结构和子程序调用与返回控制信号：实验箱子程序调用和返回的结构由PC电路和ST电路组成。调用转移时，PC的当前值（断点)经下面的245送上DBUS，进入ST保存；然后给PC打入子程序入口地址（调用指令携带的目标地址）完成转子程序。返回转移时，返回指令开启ST的输出，并给出PC打入信号（无条件转移），于是ST保

4、存的断点经由DBUS打入PC，实现子程序返回。三、实验内容：1、用手动方式实现子程序调用转移过程（转子时PC值11H,子程序入口地址50H，且放在A寄存器）。2、用手动方式实现子程序返回转移过程。3、编程实现OUT寄存器交替显示11和55，交替频率为可以清晰辨识，且不小于每秒一次(实验箱的工作频率为：114.8Hz。)。4、修改3的程序，当CYIN孔送入1时OUT寄存器显示FF并停机。四、 实验步骤：一、 用手动方式实现子程序调用转移过程（转子时PC值11H,子程序入口地址50H，且放在A寄存器）：(1) 接线：ELP,STEN,X2,X1,X0,AEN，PCOE(2) 打开电源，调整进入手动

5、模式。(3) 将AEN置0，在K23K16打入00010001，STEP，即将11H写到A中。PCOESTENX2X1X011011 (4) 将ELP置0，X2X1X0置为000，STEP，即将11H打入PC单元 。(5)将STEN置0，X2X1X0置为100，STEP,即将PC中11H打入ST。(6)循环(3), (4),将50H打入PC。二、用手动方式实现子程序返回转移过程：1将ST设为允许输出，PC设为允许写STENELPX2X1X0110102.按下小键盘STEP脉冲键，将ST的值送入到PC寄存器中。三、编程实现OUT寄存器交替显示11和55，交替频率为可以清晰辨识，且不小于每秒一次(

6、实验箱的工作频率为：114.8Hz。)：1在windows环境运行CP226软件（如双击图标），进入它的主界面2在 “源程序” 编辑中，打入如下指令：L1：MOV A,#11HOUTCALL 50HMOV A,#55HOUTCALL 50HJMP L1ORG 50HMOV A,#05HDELAY：SUB A,#01HJZ EXITJMP DELAYEXIT：RETEND3.在“汇编”中点击“汇编下载”，然后点击“全速运行”，观察现象。四、修改3的程序，当CYIN孔送入1时OUT寄存器显示FF并停机：1在windows环境运行CP226软件（如双击图标），进入它的主界面2在 “源程序” 编辑中，

7、打入如下指令：L3:MOV A,#11H OUT MOV A,#16HL1:JC L5 SUB A,#01H JZ L2 JMP L1L2:JC L5MOV A,#55H OUT MOV A,#16HL4:SUB A,#01H JZ L3 JMP L4L5:MOV A, #FFH OUTEND3.在“汇编”中点击“汇编下载”，然后点击“全速运行”，观察现象4.用导线接JIR2和JIR3至开关处，将它们置0时，观察现象五、实验现象：1. 按下小键盘STEP脉冲键，ST寄存器显示11;按下STEP键,IN处灯亮，再按下，PC寄存器显示11。2. 按下小键盘STEP脉冲键，PC寄存器显示50。3. 点击“全速运行”，OUT寄存器循环显示11和55。4. 点击“全速运行”，OUT寄存器循环显示11和55，当JIR2和JIR3都置0时，OUT寄存器显示FF，不再循环。六、体会通过这次实验，我学习到了实现程序转移的硬件机制，再次实用cp226集成开发环境，有进一步熟悉了其使用方法。在做第一、二个实验时，由于操作不是非常熟练，于是再多练习熟识其原理后，总算顺利结束。第三个实验其实比较顺利，汇编也得到了改进。七、思考题若要求11和55各显示50次后停机，应该如何修改程序？ORG 00HMOV A,#50L1:MOV R0,AMOV A,#11HOU