計算機組成原理實驗報告,控制器及微指令系統(tǒng)的操作與運用

1、初：未知 當前：2016-7-3 主筆：Angel 聯(lián)系方式：QQ：1219818801 版本：1成績：實 驗 報 告課程名稱：計算機組成原理實驗項目：控制器及微指令系統(tǒng)的操作與運用姓 名：劉斌專 業(yè)：計算機科學與技術(shù)班 級：計算機14-6班學 號：1404010612計算機科學與技術(shù)學院實驗教學中心2016 年 6 月 20 日實驗項目名稱： 控制器及微指令系統(tǒng)的操作與運用 1、 實驗目的1.了解模型機中微指令的重要性以及如何進行設計微指令。2.熟悉COP2000的微指令設計系統(tǒng)。二、實驗內(nèi)容 1.根據(jù)實驗要求用COP2000的智能化匯編語言編譯器以及模型機進行微指令以及微程序設計。 2.將

2、已經(jīng)編譯好的微指令和微程序下載到模型機當中進行實際操作。三、實驗用設備儀器及材料計算機、偉福 COP2000系列 計算機組成原理實驗系統(tǒng)四、實驗原理 COP2000 模型機包括了一個標準 CPU 所具備所有部件，這些部件包括：運算器 ALU、 累加器 A、工作寄存器 W、左移門 L、直通門D、右移門R、寄存器組 R0-R3、程序計數(shù)器 PC、地址寄存器 MAR、堆棧寄存器 ST、中斷向量寄存器IA、輸入端口IN、輸出端口寄存 器 OUT、程序存儲器EM、指令寄存器 IR、微程序計數(shù)器 uPC、微程序存儲器 uM，以及中 斷控制電路、跳轉(zhuǎn)控制電路。其中運算器和中斷控制電路以及跳轉(zhuǎn)控制電路用 CP

3、LD 來實 現(xiàn)，其它電路都是用離散的數(shù)字電路組成。微程序控制部分也可以用組合邏輯控制來代替。模型機為 8 位機，數(shù)據(jù)總線、地址總線都為8 位，但其工作原理與16 位機相同。相比而 言 8 位機實驗減少了煩瑣的連線，但其原理卻更容易被學生理解、吸收。 模型機的指令碼為 8 位，根據(jù)指令類型的不同，可以有 0 到 2 個操作數(shù)。指令碼的最低 兩位用來選擇 R0-R3 寄存器，在微程序控制方式中，用指令碼做為微地址來尋址微程序存 儲器，找到執(zhí)行該指令的微程序。而在組合邏輯控制方式中，按時序用指令碼產(chǎn)生相應的控 制位。在本模型機中，一條指令最多分四個狀態(tài)周期，一個狀態(tài)周期為一個時鐘脈沖，每個 狀態(tài)周期

4、產(chǎn)生不同的控制邏輯，實現(xiàn)模型機的各種功能。模型機有 24 位控制位以控制寄存 器的輸入、輸出，選擇運算器的運算功能，存儲器的讀寫。24 位控制位分別介紹如下： XRD ： 外部設備讀信號，當給出了外設的地址后，輸出此信號，從指定外設讀數(shù)據(jù)。EMWR： 程序存儲器 EM 寫信號。 EMRD： 程序存儲器 EM 讀信號。 PCOE： 將程序計數(shù)器 PC 的值送到地址總線 ABUS 上。 EMEN： 將程序存儲器 EM 與數(shù)據(jù)總線 DBUS 接通，由 EMWR 和 EMRD 決定是將 DBUS 數(shù)據(jù)寫 到 EM 中，還是從 EM 讀出數(shù)據(jù)送到 DBUS。 IREN： 將程序存儲器 EM 讀出的數(shù)據(jù)打

5、入指令寄存器 IR 和微指令計數(shù)器 uPC。 EINT： 中斷返回時清除中斷響應和中斷請求標志，便于下次中斷。 ELP： PC 打入允許，與指令寄存器的 IR3、IR2 位結(jié)合，控制程序跳轉(zhuǎn)。 MAREN：將數(shù)據(jù)總線 DBUS 上數(shù)據(jù)打入地址寄存器 MAR。 MAROE：將地址寄存器 MAR 的值送到地址總線 ABUS 上。 OUTEN：將數(shù)據(jù)總線 DBUS 上數(shù)據(jù)送到輸出端口寄存器 OUT 里。 STEN： 將數(shù)據(jù)總線 DBUS 上數(shù)據(jù)存入堆棧寄存器 ST 中。 RRD： 讀寄存器組 R0-R3，寄存器 R?的選擇由指令的最低兩位決定。 RWR： 寫寄存器組 R0-R3，寄存器 R?的選擇由

6、指令的最低兩位決定。 CN： 決定運算器是否帶進位移位，CN=1 帶進位，CN=0 不帶進位。 FEN： 將標志位存入 ALU 內(nèi)部的標志寄存器。 X2： X2、X1、X0 三位組合來譯碼選擇將數(shù)據(jù)送到 DBUS 上的寄存器。 X1： X0： WEN： 將數(shù)據(jù)總線 DBUS 的值打入工作寄存器 W 中。 AEN： 將數(shù)據(jù)總線 DBUS 的值打入累加器 A 中。 S2： S2、S1、S0 三位組合決定 ALU 做何種運算。 S1： S0：微指令集實例：5、 實驗操作步驟1. 回顧前面所學知識2. 利用控制信號知識及微指令實例設計新匯編指令集通過調(diào)節(jié)控制信號，完成微指令設計3. 用新設計的匯編指令集設計程序，并成功運行4. 此程序完成功能如下：將33H，44H，55H分別寫入30,31,32空間，將最大值存入35空間編寫程序如下：CHS A,#33HCHS 30H,ACHS A,#55HCHS 31H,ACHS A,#77HCHS 32H,ACHS A,31HCHS 35H,ACHS A,30HTEST A,35HJCC NEXT1CHS 35H,ANEXT1:CHS A,32HTEST A,35HJCC NEXT2CHS 35H,ANEXT2:END5. 檢查是否成功執(zhí)行，驗證新設計的指令集的正確性深入理解cpu運行過程6、 實驗結(jié)