組成原理第五次實驗報告

1、成績：計算機原理實驗室實驗報告課 程 ： 計算機組成原理 姓 名 ： 專 業(yè) ： 軟件工程 學(xué) 號 ： 日 期 ： 2015年12月 太原工業(yè)學(xué)院計算機工程系實驗五：微程序設(shè)計實驗實驗環(huán)境Dais-CMH+/CMH 計算器組成原理教學(xué)實驗系統(tǒng)一臺實驗日期2015.12.15一實驗內(nèi)容1.在指導(dǎo)教師演示并講解的模型機原理圖基礎(chǔ)上，寫出運行原理的過程，清楚指明所分析的數(shù)據(jù)的代表意義。2.會使用文檔查閱相關(guān)信息，進一步理解、掌握此次實驗。3.理解微程序執(zhí)行過程4.設(shè)計并實現(xiàn)指令的微程序執(zhí)行過程。5. 在掌握部件單元電路實驗的基礎(chǔ)上，進一步將其組成系統(tǒng)地構(gòu)造一臺基本模型計算機。6. 為其定義5條機器指

2、令，并編寫相應(yīng)的微程序，上機調(diào)試掌握整機概念。二理論分析或算法分析部件實驗過程中，各部件單元的控制信號是以人為模擬產(chǎn)生為主，而本次實驗將能在微程序控制下自動產(chǎn)生各部件單元的控制信號，實現(xiàn)特定指令的功能。這里，計算機數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器來完成，CPU從內(nèi)存中取出一條機器指令到指令執(zhí)行結(jié)束的一個指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機器指令對應(yīng)一個微程序。本實驗采用五條機器指令：IN（輸入）、ADD（二進制加法）、STA（存數(shù)）、OUT（輸出）、JMP（無條件轉(zhuǎn)移），其指令格式如下（前三位為操作碼）：助記符機器指令碼 說明IN R0 0010 0000 數(shù)據(jù)開關(guān)內(nèi)容狀態(tài)R0 ADD

3、 R0, addr 0100 0000 XXXXXXXX R0+addrR0STA addr, R0 0110 0000 XXXXXXXX R0addrOUT addr,LED 1000 0000 XXXXXXXX addrLEDJMP addr 1010 0000 XXXXXXXX addrPC其中IN為單字節(jié)(8位)，其余為雙字節(jié)指令，XXXXXXXX為addr對應(yīng)的二進制地址碼。根據(jù)以上要求設(shè)計數(shù)據(jù)通路框圖，如實驗電路圖所示。系統(tǒng)涉及到的微程序流程見程序流程圖，當(dāng)擬定“取指”微指令時，該微指令的判別測試字段為P(1)測試。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P(1)的測

4、試結(jié)果出現(xiàn)多路分支。本機用指令寄存器的前3位(IR7IR5)作為測試條件，出現(xiàn)8路分支，占用8個固定微地址單元。當(dāng)全部微程序設(shè)計完畢后，應(yīng)將每條微指令代碼化，“二進制微代碼表”為微程序流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化而成。中的操作碼譯碼強置微控器單元的微地址，使下一條微指令指向相應(yīng)的微程序首地址。下面介紹指令寄存器(IR)：指令寄存器用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存取到BUS總線上，然后再傳送至指令寄存器。指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進制數(shù)構(gòu)成，為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對操作碼進行測試P(1)，通過節(jié)拍脈沖T4的控制以便識別所要求的操作?！癇7指令寄存器”根據(jù)指令

5、本系統(tǒng)有兩種外部I/O設(shè)備，一種是二進制代碼開關(guān)，它作為輸入設(shè)備(INPUT DEVICE)；另一種是LED塊，它作為輸出設(shè)備(OUTPUT DEVICE)。例如：輸入時，二進制開關(guān)數(shù)據(jù)直接經(jīng)過三態(tài)門送到外部數(shù)據(jù)總線上，只要開關(guān)狀態(tài)不變，輸入的信息也不變。輸出時，將輸出數(shù)據(jù)送到外部數(shù)據(jù)總線上，當(dāng)LDED有效時，將數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器，驅(qū)動LED顯示。三實現(xiàn)方法（含實現(xiàn)思路、程序流程圖、實驗電路圖和源程序列表等） 組成原理實驗原理模型演示圖基本模型機數(shù)據(jù)通路框圖基本模型機微程序流程圖按照系統(tǒng)建議的微指令格式，參照微指令流程圖，將每條微指令代碼化，譯成二進制代碼表，并將二進制代碼表轉(zhuǎn)換成十六進制格式

6、文件。本實驗設(shè)計的機器指令程序如下：地址（二進制）內(nèi)容（二進制） 助記符說明0000 0010 0000 IN R0 數(shù)據(jù)開關(guān)內(nèi)容R00001 0100 0000 ADD R0,09H R0+09HR00010 0000 10010011 0110 0000 STA 0BH,R0 R00BH0100 0000 10110101 1000 0000 OUT 0BH,LED 0BHLED0110 0000 10110111 1100 0000JMP 00H 00HPC1000 0000 00001001 0101 0101 自定1010 1010 1010 自定1011 求和結(jié)果四實驗結(jié)果分析（含

7、執(zhí)行結(jié)果驗證、輸出顯示信息、圖形、調(diào)試過程中所遇的問題及處理方法等）對于此次試驗，鑒于指導(dǎo)教師的要求，在下面的敘述中，將詳細解釋五條指令中的2,4,5三條指令即2.4. 5. 在2、4、5指令的前四位0001,0101,0111是順序執(zhí)行的二進制帶代碼每次加0001，由于使用了4字節(jié)表示，所以第二個四位0100>0100是每次增加一個字節(jié)，即每次增加10000（32），在ADD執(zhí)行的時候，把求和的兩位數(shù)字的結(jié)果又放回了第一位操作數(shù)的地址，在存放位置的下一個字節(jié)處，取出使LED 燈顯示，最后一條指令為無條件轉(zhuǎn)移，在微指令中00000000 00000000 001000 1第19位為1表示（MDR）>PC執(zhí)行下一條PC指令,第25位為1，表示一條機器指令執(zhí)行完。五結(jié)論完成了本次實驗要求的基本實驗內(nèi)容，做此次實驗有助于對程序指令到