机组课程设计报告

PAGE10计算机组成原理——课程设计报告学院：班级：学号：姓名：指导老师：20年1月5日目录HYPERLINK一、实验目的 3HYPERLINK二、实验设备 3HYPERLINK三、实验原理 3HYPERLINK1.微程序控制电路 3HYPERLINK2、微指令格式 4HYPERLINK3、三条机器指令 5HYPERLINK4、微程序流程图 6HYPERLINK四、实验步骤 7HYPERLINK1、连接实验线路 7HYPERLINK2、根据指令系统编写程序 8HYPERLINK3、运行程序 9五HYPERLINK、心得体会 10一、实验目的掌握微程序控制器的组成原理。掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行。在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，将第一部分中的各单元组成系统，构造一台基本模型计算机。根据定义的五条机器指令，编写相应的微程序，并运行，形成整机概念。实验设备EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。实验原理1.微程序控制电路图中运算器ALU由U7—U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。微控器部分控存由U13—U15三片2816构成。除此之外，CPU的其它部分都由EP1K10集成（其原理见系统介绍部分）。存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H—FFH。输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动电路构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。在开关方式下，输入设备由16位电平开关及两个三态缓冲芯片74LS244构成，当DIJ-G为低电平时将16位开关状态送上数据总线。在键盘方式或联机方式下，数据可由键盘或上位机输入，然后由监控程序直接送上数据总线，因而外加的数据输入电路可以不用注：本系统的数据总线为16位，指令、地址和程序计数器均为8位。当数据总线上的数据打入指令寄存器、地址寄存器和程序计数器时，只有低8位有效。图1.微程序控制电路微指令格式本系统设计的微程序字长共24位，其控制位顺序如下：242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWE1A1BF1F2F3uA5uA4uA3uA2uA1uA0Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３三个字段的编码方案如表1：F1字段F2字段F3字段151413选择121110选择987选择000LDRi000RAG000P1001LOAD001ALU-G001AR010LDR2010RCG010P3011自定义011自定义011自定义100LDR1100RBG100P2101LAR101PC-G101LPC110LDIR110299-G110P4111无操作111无操作111无操作表1系统涉及到的微程序流程见图8-2（图中各方框内为微指令所执行的操作，方框外的标号为该条微指令所处的八进制微地址）。控制操作为P4测试，它以CA1、CA2作为测试条件，出现了写机器指令、读机器指令和运行机器指令3路分支，占用3个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。机器指令的执行过程如下：首先将指令在外存储器的地址送上地址总线，然后将该地址上的指令传送至指令寄存器，这就是“取指”过程。之后必须对操作码进行P1测试，根据指令的译码将后续微地址中的某几位强制置位，使下一条微指令指向相应的微程序首地址，这就是“译码”过程。然后才顺序执行该段微程序，这是真正的指令执行过程。在所有机器指令的执行过程中，“取指”和“译码”是必不可少的，而且微指令执行的操作也是相同的，这些微指令称为公用微指令，对应于图1中01、02、75地址的微指令。75地址为“译码”微指令，该微指令的操作为P（1）测试，测试结果出现多路分支。本实验用指令寄存器的前4位（I7-I4）作为测试条件，出现12路分支，占用12个固定微地址单元。如I7—I4相同，则还需进行P2测试，以指令寄存器的I3、I2位作为测试条件，以区分不同的指令，如MOV指令和IN、OUT指令。三条机器指令其指令格式如下：助记符

机器指令码说明THADD0000000010010100二进制三个数的加法，Ax+Bx+Cx—AxNOTEO0000000010100100二进制两个数异或非，AxBx—AxEXCOR0000000011000100二进制两个数异或，AxBx—Ax表2在机器指令的执行过程中，从CPU从内存取出一条机器指令到执行结束为一个指令周期，指令由微指令组成的序列来完成，一条机器指令对应一段微程序。另外，读、写机器指令也分别由相应的微程序段来完成。为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，必须设计三个控制操作微程序。存储器读操作（MRD）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“00”时，按“单步”键，可对RAM连续读操作。存储器写操作（MWE）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“10”时，按“单步”启动程序（RUN）：拨动开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“11”时，按“单步”键，即可转入到第01号“取指”微指令，启动程序运行。注：CA1、CA2由控制总线的E4、E5给出。键盘操作方式时由监控程序直接对E4、E5赋值，无需接线。开关方式时可将E4、E5接至控制开关CA1、CA2，由开关来控制微程序流程图控制开关00P(4)测试MWE（01）MRD(00)RUN(11)PCAR,PC+111PCAR,PC+11013(D_INPUT)D_BUSLT114RAMD_BUSLT11201LT1RAM74LT1LED73开始图2微程序流程图根据本实验程序流程图设计的二进制微代码表：微地址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表3二进制微代码表四、实验步骤1、连接实验线路实验连线图如图8-3所示。连线时应按如下方法：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。在图8－3接线图上更改如下接线：断开控制总线C1——C6和F4——F1上的接线数据输入电路DIJ1接数据总线BD7BD0数据输入电路DIJ2接数据总线BD15BD8数据输入电路DIJ-G接I/O控制电路Y3微控器接口UAJ1接控制开关电路UA5UA0脉冲源及时序电路fin接脉冲源及时序电路f/8脉冲源及时序电路T4—T1接控制总线T4T1控制开关电路CA1接控制总线E4控制开关电路CA2接控制总线E5根据指令系统编写程序地址机器指令助记符00H0000010037H—>Ax01H0011011102H0000010145H—>Bx03H0100010104H10100100AxBx—>Ax05H01000100Ax—>DISP06H01001000a—>Ax07H01001001b—>Bx08H01001010c—>Cx09H10010100a+b+c—>DISP0AH01000100Ax—>DISP0BH01001000d—>Ax0CH01001001e—>Bx0DH11000100AxBx—>Ax0EH01000100Ax—>DISP0FH00001000JMP—>00H10H00000000表43．运行程序：1).写微代码：首先将微程序控制电路上的开关K1K2K3拨到写入状态，即K1off、K2on、K3off，然后将24位微代码输入及显示电路上的开关K4拨到on状态。置控制开关UA5……UA0=“000000”，输入微地址“000000”，置24位微代码开关MS24MS1为：“000000000111111110001000”，输入24位二进制微代码,即“007F88”，按【单步】，微地址灯显示“000000”，写入微代码。保持K1K2K3K4状态不变，写入表3的所有微代码。2).读微代码并验证结果：将微程序控制电路上的开关K1K2K3拨到读出状态，即K1off、K2off、K3on，然后将24位微代码输入及显示电路上的开关K4拨到off状态。置控制开关UA5……UA0=“000000”，输入微地址“000000”，按【单步】，微地址灯显示“000000”，24位微代码显示“000000000111111110001000”，即第一条微代码。保持K1K2K3K4状态不变，改变UA5……UA0微地址的值，读出相应的微代码，并和表3的微代码比较，验证是否正确。如发现有误，则需重新输入该微地址相应的微代码。3).写机器指令将微程序控制电路上的开关K1K2K3拨到运行状态，即K1on、K2off、K3on，然后将24位微代码输入及显示电路上的开关K4拨到off状态。拨动控制开关电路上的清零开关CLR，对地址寄存器、指令寄存器清零。确定清零后，把控制开关ＣＡ１、ＣＡ２置为“10”，按动一次【单步】按钮，微地址显示灯显示“001001”，再按动一次【单步】，微地址灯显示“001100”，此时通过数据输入电路的开关输入要写入的机器指令，置D15D0=“0000000001001000”，按【单步】，即完成本实验的第一条机器。再按【单步】，微地址显示灯（黄色）显示“111100”，数据总线显示灯显示“0000000001001000”，即输入的机器指令。再连续按【单步】，微地址显示灯（黄色）显示“001100”时，按上面的方法通过数据输入电路的开关输入第二条机器指令指令“0000000000000101”，直至写完表4的所有二进制机器指令。注意，每当微地址显示灯显示“001100”时，地址指示灯自动加1显示。4).读机器指令及校验机器指令：拨动控制开关电路上的清零开关CLR，对地址寄存器、指令寄存器清零，清零结果是微地址指示灯（6个黄色指示灯）和地址指示灯（8个黄色指示灯，在地址寄存器电路上）全灭，置ＣＡ１、ＣＡ２开关置为“00”，连续按【单步】键，微地址显示灯（黄色）显示从“000000”开始，然后按“001000”、“001010”、“111011”方式循环显示。当微地址灯再次显示为“001000”时，输出显示数码管上显示写入的机器指令。读的过程注意微地址显示灯，地址显示灯和数据总线指示灯的对应关系。如果发现机器指令有误，则需重新输入机器指令。机器指令存放在RAM里，掉电丢失，故断电后需重新输入。5).运行程序将微程序控制电路上的开关K1K2K3拨到运行状态，即K1on、K2off、K3on，然后将24位微代码输入及显示电路上的开关K4拨到off状态。拨动控制开关电路上的清零开关CLR，对地址寄存器、指令寄存器清零，清零结果是微地址指示灯和地址指示灯全灭，使程序的入口地址位00H，置ＣＡ１、ＣＡ２开关置为“11”连续按【单步】，当微地址显示灯显示“010100”时，通过数据输入电路输入二进制数据，再连续按【单步】来运行程序。实验结果参照键盘实验的结果。00H~05H是逻辑异或非运算，对0037H~0045H进行逻辑非运算结果为FF8DH与计算结果相符。06~0AH是三个数相加运算。0B~0EH是逻辑异或运算。心得体会通过这次的计组课程设计，自己对计算机CPU又有了更深入的了解。知道了机器指令与微指令之间的关系：一条机器指令对应一个微程序，而一个微程序还有多个微指令。一条微指令前6个控制运算器，1A和1B控制外部片选信号，WE来控制对寄存器的读写，F1控制寄存器的入口，F2控制寄存器的出口，F3控制对指令的测试和PC的自增，最后6位来指定下一条微指令的地址。知道这些就可以来给微指令控制存储器进行编写指令，并且可以知道哪些代码对应什么操作，让运算器干什么，让寄存器进行读还是写。当然，了解这些与老师和同学的帮助分不开。在这感谢胡老师的指导和帮助。参与工作：连线，设计机器指令和微指令，写入代码并进行检查，运行指令并进行验证，梳理课程设计报告。

社会实践报告系别：班级：学号：姓名：作为祖国未来的事业的继承人，我们这些大学生应该及早树立自己的历史责任感，提高自己的社会适应能力。假期的社会实践就是很好的锻炼自己的机会。当下，挣钱早已不是打工的唯一目的，更多的人将其视为参加社会实践、提高自身能力的机会。许多学校也积极鼓励大学生多接触社会、了解社会，一方面可以把学到的理论知识应用到实践中去，提高各方面的能力；另一方面可以积累工作经验对日后的就业大有裨益。进行社会实践，最理想的就是找到与本专业对口单位进行实习，从而提高自己的实战水平，同时可以将课本知识在实践中得到运用，从而更好的指导自己今后的学习。但是作为一名尚未毕业的大学生，由于本身具备的专业知识还十分的有限，所以我选择了打散工作为第一次社会实践的方式。目的在于熟悉社会。就职业本身而言，并无高低贵贱之分，存在即为合理。通过短短几天的打工经历可以让长期处于校园的我们对社会有一种更直观的认识。实践过程：自从走进了大学，就业问题就似乎总是围绕在我们的身边，成了说不完的话题。在现今社会，招聘会上的大字报都总写着“有经验者优先”，可还在校园里面的我们这班学子社会经验又会拥有多少呢？为了拓展自身的知识面，扩大与社会的接触面，增加个人在社会竞争中的经验，锻炼和提高自己的能力，以便在以后毕业后能真正真正走入社会，能够适应国内外的经济形势的变化，并且能够在生活和工作中很好地处理各方面的问题，我开始了我这个假期的社会实践-走进天源休闲餐厅。实践，就是把我们在学校所学的理论知识，运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。只学不实践，那么所学的就等于零。理论应该与实践相结合。另一方面，实践可为以后找工作打基础。通过这段时间的实习，学到一些在学校里学不到的东西。因为环境的不同，接触的人与事不同，从中所学的东西自然就不一样了。要学会从实践中学习，从学习中实践。而且在中国的经济飞速发展，又加入了世贸，国内外经济日趋变化，每天都不断有新的东西涌现，在拥有了越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战，前天才刚学到的知识可能在今天就已经被淘汰掉了，中国的经济越和外面接轨，对于人才的要求就会越来越高，我们不只要学好学校里所学到的知识，还要不断从生活中，实践中学其他知识，不断地从各方面武装自已，才能在竞争中突出自已，表现自已。在餐厅里,别人一眼就能把我人出是一名正在读书的学生,我问他们为什么,他们总说从我的脸上就能看出来,也许没有经历过社会的人都有我这种不知名遭遇吧!我并没有因为我在他们面前没有经验而退后,我相信我也能做的像他们一样好.我的工作是在那做传菜生,每天9点钟-下午2点再从下午的4点-晚上8:30分上班,虽然时间长了点但,热情而年轻的我并没有丝毫的感到过累,我觉得这是一种激励,明白了人生,感悟了生活,接触了社会,了解了未来.在餐厅里虽然我是以传菜为主,但我不时还要做一些工作以外的事情，有时要做一些清洁的工作，在学校里也许有老师分配说今天做些什么，明天做些什么，但在这里，不一定有人会告诉你这些，你必须自觉地去做，而且要尽自已的努力做到最好，一件工作的效率就会得到别人不同的评价。在学校，只有学习的氛围，毕竟学校是学习的场所，每一个学生都在为取得更高的成绩而努力。而这里是工作的场所，每个人都会为了获得更多的报酬而努力，无论是学习还是工作，都存在着竞争，在竞争中就要不断学习别人先进的地方，也要不断学习别人怎样做人，以提高自已的能力！记得老师曾经说过大学是一个小社会，但我总觉得校园里总少不了那份纯真，那份真诚，尽管是大学高校，学生还终归保持着学生的身份。而走进企业，接触各种各样的客户、同事、上司等等，关系复杂，但我得去面对我从未面对过的一切。记得在我校举行的招聘会上所反映出来的其中一个问题是，学生的实际操作能力与在校理论学习有一定的差距。在这次实践中，这一点我感受很深。在学校，理论的学习很多，而且是多方面的，几乎是面面俱到；而在实际工作中，可能会遇到书本上没学到的，又可能是书本上的知识一点都用不上的情况。或许工作中运用到的只是很简单的问题，只要套公式似的就能完成一项任务。有时候我会埋怨，实际操作这么简单，但为什么书本上的知识让人学得这么吃力呢？这是社会与学校脱轨了吗？也许老师是正确的，虽然大学生生活不像踏入社会，但是总算是社会的一个部分，这是不可否认的事实。但是有时也要感谢老师孜孜不倦地教导，有些问题有了有课堂上地认真消化，有平时作业作补充，我比一部人具有更高的起点，有了更多的知识层面去应付各种工作上的问题，作为一名大学生，应该懂得与社会上各方面的人交往，处理社会上所发生的各方面的事情，这就意味着大学生要注意到社会实践，社会实践必不可少。毕竟，很快我就不再是一名大学生，而是社会中的一分子，要与社会交流，为社会做贡献。只懂得纸上谈兵是远远不及的，以后的人生旅途是漫长的，为了锻炼自己成为一名合格的、对社会有用的人才.很多在学校读书的人都说宁愿出去工作，不愿在校读书；而已在社会的人都宁愿回校读书。我们上学，学习先进的科学知识，为的都是将来走进社会，献出自己的一份力量，我们应该在今天努力掌握专业知识，明天才能更好地为社会服务。实践心得：虽然这次的实践只有短短的几天，而且从事的是比较简单的服务工作，但是通过与各种各样的人接触，还是让我学会了很多道理。首先是明白了守时的重要性。工作和上学是两种完全不同的概念，上