上海大學計算機組成原理實驗報告8級

1、上海大學計算機學院計算機組成原理二實驗報告8姓名： 學號： 教師：xxx時間：xxx 地點：xxx 機位：xxx實驗名稱：程序轉(zhuǎn)移機制（綜合實驗）一、實驗目的：1. 學習實現(xiàn)程序轉(zhuǎn)移的硬件機制；2. 掌握堆棧寄存器的使用；3. 深入理解PC寄存器自動加1和打入初值功能對計算機程序的深遠影響；4. 掌握代碼的分段連續(xù)存放技術(shù)和實現(xiàn)二、實驗原理：程序轉(zhuǎn)移：分支和循環(huán)總是可以相互替代，所以也常說程序段內(nèi)的執(zhí)行流程有順序和轉(zhuǎn)移兩種，而程序段之間的調(diào)用也只是把執(zhí)行流程轉(zhuǎn)移到了另外一個程序段上。所以，任何復雜的程序流程，在硬件實現(xiàn)機制上只有兩種情況：順序執(zhí)行和轉(zhuǎn)移。硬件實現(xiàn)這兩種情況的技術(shù)很簡單：PC寄存

2、器的自動加1功能實現(xiàn)程序順序執(zhí)行，PC寄存器的打入初值功能實現(xiàn)程序轉(zhuǎn)移。實驗箱系統(tǒng)的程序轉(zhuǎn)移硬件機制：當LDCP有效（0）時，PC被打入新值（賦初值），實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。這一刻DBUS上的值就是轉(zhuǎn)移的目標地址（被打入PC），這個地址同轉(zhuǎn)移指令所在地址的關(guān)系決定了轉(zhuǎn)移類型。子程序調(diào)用和保護斷點：子程序的調(diào)用和返回是兩次轉(zhuǎn)移，特殊點在于：返回時轉(zhuǎn)移的目標一定是調(diào)用時轉(zhuǎn)移的出發(fā)點。為實現(xiàn)這個特點，在調(diào)用轉(zhuǎn)移時必須把出發(fā)地址（斷點）保存起來。這個“保存”還必須有兩個要求：1.不被一般用戶所知或改變。2.返回轉(zhuǎn)移時能方便地找到它。第一個要求決定了它不能被保存在數(shù)據(jù)存儲區(qū)或程序存儲區(qū)，第二個要求決定了返回指

3、令的目標地址獲得方法與其它轉(zhuǎn)移指令完全不同，返回指令的目標地址一定從這個特殊的“保存區(qū)”得到，指令本身不需要再帶目標地址，而其他轉(zhuǎn)移指令必須自帶目標地址。再考慮到子程序調(diào)用的“可嵌套性”，這個“保護區(qū)”里的數(shù)據(jù)應該有“先入后出”特點，這與“貨?！敝卸逊诺呢浳锵嗨?，故稱其為“堆棧”。ST寄存器結(jié)構(gòu)和子程序調(diào)用與返回控制信號：實驗箱子程序調(diào)用和返回的結(jié)構(gòu)由PC電路和ST電路組成。調(diào)用轉(zhuǎn)移時，PC的當前值（斷點)經(jīng)下面的245送上DBUS，進入ST保存；然后給PC打入子程序入口地址（調(diào)用指令攜帶的目標地址）完成轉(zhuǎn)子程序。返回轉(zhuǎn)移時，返回指令開啟ST的輸出，并給出PC打入信號（無條件轉(zhuǎn)移），于是ST保

4、存的斷點經(jīng)由DBUS打入PC，實現(xiàn)子程序返回。三、實驗內(nèi)容：1、用手動方式實現(xiàn)子程序調(diào)用轉(zhuǎn)移過程（轉(zhuǎn)子時PC值11H,子程序入口地址50H，且放在A寄存器）。2、用手動方式實現(xiàn)子程序返回轉(zhuǎn)移過程。3、編程實現(xiàn)OUT寄存器交替顯示11和55，交替頻率為可以清晰辨識，且不小于每秒一次(實驗箱的工作頻率為：114.8Hz。)。4、修改3的程序，當CYIN孔送入1時OUT寄存器顯示FF并停機。四、 實驗步驟：一、 用手動方式實現(xiàn)子程序調(diào)用轉(zhuǎn)移過程（轉(zhuǎn)子時PC值11H,子程序入口地址50H，且放在A寄存器）：(1) 接線：ELP,STEN,X2,X1,X0,AEN，PCOE(2) 打開電源，調(diào)整進入手動

5、模式。(3) 將AEN置0，在K23K16打入00010001，STEP，即將11H寫到A中。PCOESTENX2X1X011011 (4) 將ELP置0，X2X1X0置為000，STEP，即將11H打入PC單元 。(5)將STEN置0，X2X1X0置為100，STEP,即將PC中11H打入ST。(6)循環(huán)(3), (4),將50H打入PC。二、用手動方式實現(xiàn)子程序返回轉(zhuǎn)移過程：1將ST設為允許輸出，PC設為允許寫STENELPX2X1X0110102.按下小鍵盤STEP脈沖鍵，將ST的值送入到PC寄存器中。三、編程實現(xiàn)OUT寄存器交替顯示11和55，交替頻率為可以清晰辨識，且不小于每秒一次(

6、實驗箱的工作頻率為：114.8Hz。)：1在windows環(huán)境運行CP226軟件（如雙擊圖標），進入它的主界面2在 “源程序” 編輯中，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“匯編”中點擊“匯編下載”，然后點擊“全速運行”，觀察現(xiàn)象。四、修改3的程序，當CYIN孔送入1時OUT寄存器顯示FF并停機：1在windows環(huán)境運行CP226軟件（如雙擊圖標），進入它的主界面2在 “源程序” 編輯中，

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“匯編”中點擊“匯編下載”，然后點擊“全速運行”，觀察現(xiàn)象4.用導線接JIR2和JIR3至開關(guān)處，將它們置0時，觀察現(xiàn)象五、實驗現(xiàn)象：1. 按下小鍵盤STEP脈沖鍵，ST寄存器顯示11;按下STEP鍵,IN處燈亮，再按下，PC寄存器顯示11。2. 按下小鍵盤STEP脈沖鍵，PC寄存器顯示50。3. 點擊“全速運行”，OUT寄存器循環(huán)顯示11和55。4. 點擊“全速運行”，OUT寄存器循環(huán)顯示11和55，當JIR2和JIR3都置0時，OUT寄存器顯示FF，不再循環(huán)。六、體會通過這次實驗，我學習到了實現(xiàn)程序轉(zhuǎn)移的硬件機制，再次實用cp226集成開發(fā)環(huán)境，有進一步熟悉了其使用方法。在做第一、二個實驗時，由于操作不是非常熟練，于是再多練習熟識其原理后，總算順利結(jié)束。第三個實驗其實比較順利，匯編也得到了改進。七、思考題若要求11和55各顯示50次后停機，應該如何修改程序？ORG 00HMOV A,#50L1:MOV R0,AMOV A,#11HOU