2022年2022年计算机课程设计报告 .pdf

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1、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

2、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 R2 c)INPUT DEVICE和 OUTPUT DEVIC

3、E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“”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“”时，发光管上显示的内容才是内存的数据？2、若将 O

4、UT 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - （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

5、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 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -

6、- 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 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

7、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 I0 1 1 0 1 0 1 D 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

8、）-（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35H 3DH 3EH 3FH 40H PC AR,PC+1 PC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加1 24 位微码： 110 111 000 1 0 DC403D RAM AR 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 0 C1003E RAM DA1功能解释：存

9、储器内容送第一操作数寄存器24 位微码： 001 000 010 0 0 21003F DR DA2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 0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - （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 I0 1 1 0 1 1 0 D R ADDR 指令第一字节的I7，I6

10、=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36H 41H 42H 43H 44H （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 I0 1 1 0 1 1 1 0 0 ADDR

11、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 ADD R PC，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37H 46H DA1- DA2 DR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 0 87D801 PC AR,PC+1 PC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加1 24 位微码： 110 111 000 1 0 DC4041 RAM AR功能解释：存储器内容（指令第

12、二字节）送地址寄存器24 位微码： 110 000 010 0 0 C10042 RAM DA1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 0 DR DA2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 0 DA1+DA2+Cy DR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 0 PC AR,PC+1 PC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加1 24 位微码： 110 111 000 1 0 DC4046 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

13、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 47H （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 I0 1 1 1 0 0 0 D 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38H 48H 49

14、H （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 I0 1 1 1 0 0 1 D 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39H 4AH RAM DA1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 0 J4#条件散转转移，下地址为10H（箭头处为散转地址）24

15、位微码： 000 000 100 1 0 DA1 PC 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 0 51H 24 位微码： 000 000 000 0 0 52H 24 位微码： 111 001 000 1 0 E44E01 53H 24 位微码： 111 001 000 1 0 E44E01 PC AR,PC+1 PC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加1 24 位微码： 110 111 000 1 0 DC4048 DR DA1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 0 DA1+1 DR

16、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 0 87C001 PC AR,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1 24 位微码： 110 111 000 1 0 DC404A 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 4BH 4CH （6）总程序。流程图：实验用机器指令汇编程序：主存地址机器指令码微程序入口地址一条机器指令注释00 C0 30 IN R0,P

17、ORTAR 送一个外部数据到R0 01 00 00 表示输入端口号为00 02 C8 32 STA R0, 30 将30H 中的数送 R0 内存中 ,实现清零 . 03 30 30 表示 30H 内存04 C1 30 L1:IN R1,PORTAR 送一个外部数据到R1 05 00 00 表示输入端口号为00 06 D9 36 ADDC R1,30H 带进位加 .若 CY=1 表示大于RAM AR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 0 C1004B RAM DA1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

18、 0 0 21004C DA1 DR 功能解释：第一操作数送通用寄存器24 位微码： 100 001 111 0 0 87C101 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 DA1 ，才能输入指令代码。当 微 地 址 是 时 ， 其 功 能 是PCAR,PC=PC+1， 其 后 的 指 令 为RAMDA1 ，0AR,DA1OUT, 所以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？答： OUT 指令的微程序入口地址改为35H ，其微代码改为DC4024H 即可。3、

19、在微程序流程图上，最多还可以添加几条机器指令？答：最多可以加两条，在两条判断指令之前加：存储器给输出值。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 老师评分表评分表教师签名：实验报告设计能力平时成绩总成绩名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -