計算機課程設計報告

一、 實驗目的：（1） 通過微程序的編制、裝入、執(zhí)行，驗證微程序控制器控制的工作方法。觀察微程序的運行過程，為進行簡單模型計算機實驗做準備。（2） 通過實驗分析簡單模型機結(jié)構(gòu)，了解計算機工作原理。掌握計算機微程序控制器的控制方法，掌握計算機指令執(zhí)行過程。（3） 深入了解計算機各種指令的執(zhí)行過程，以及控制器的組成，指令系統(tǒng)微程序設計的具體知識，通過在簡單模型計算機基礎上設計新的5條機器指令，以提高學生對計算機機器指令理解，鍛煉學生自己動手設計模型計算機機器指令的能力。二、 實驗說明：要進行這項大型實驗，必須清楚地懂得：（1）模型機的功能部件及其連接關系；（2）模型機每個功能部件的功能與具體組成；（3）模型機支持的指令格式；（4）模型機的微指令格式；（5）已實現(xiàn)的典型指令的執(zhí)行實例，即相應的微指令與其執(zhí)行次序的安排與銜接；三、 實驗內(nèi)容：（1）完成總線數(shù)據(jù)傳輸控制實驗。（2）完成簡單模型計算機實驗。（3）完成機器指令設計實驗?？蛇x擇其中一項任務任務之一：在模型機上實現(xiàn)以下功能：a） 每次輸入2個數(shù)，將這2個數(shù)相加，其和依次存入存儲器地址為20H開始的3個單元，并送LED顯示輸出，以上操作循環(huán)執(zhí)行3次后停機。b） 其中：設R0為循環(huán)計數(shù)器、R1為累加器、R2為變址寄存器，Ri就是R2c） INPUTDEVICE和OUTPUTDEVICE的端口地址皆為00H。任務之二：在模型機上實現(xiàn)以下功能：對輸入開關上的數(shù)據(jù)和存儲器某一單元中的數(shù)據(jù)進行加法操作，結(jié)果累計在存儲器某一單元中，當累計值大于256時轉(zhuǎn)而進行減法操作，即把此存儲器單元中的值減去輸入開關上的數(shù)據(jù)，結(jié)果送同一存儲器單元，當操作結(jié)果小于0時再轉(zhuǎn)而進行加法操作，使用顯示燈上出現(xiàn)數(shù)據(jù)連續(xù)加，然后連續(xù)減，減到0時再連續(xù)加。這樣連續(xù)加民、減直到拔動CLR結(jié)束程序運行為止。任務之三：1、 分析手動裝入程序代碼時，為什么必須要在微地址顯示燈顯示“”時，才從開關上置入指令代碼？同時，在手動校驗時，為什么只有當微地址顯示燈顯示“”時，發(fā)光管上顯示的內(nèi)容才是內(nèi)存的數(shù)據(jù)？2、 若將OUT指令的操作碼改為0101，則微程序必須做什么樣的修改？3、 在微程序流程圖上，最多還可以添加幾條機器指令？四、實驗要求：1） 根據(jù)實驗內(nèi)容完成各指導書中的實驗數(shù)據(jù)的結(jié)果、分析和總結(jié)。2） 要求自行設計相關指令微程序；（務必利用非上機時間設計好微程序）3） 設計測試程序、實驗數(shù)據(jù)并上機調(diào)試。（4）設計報告內(nèi)容：包括1）、設計目的；2）、實驗內(nèi)容和與之相關的邏輯結(jié)構(gòu)圖（可參考表1-8、9；表2-1；表2-15；表2-16、17、18；表2-21）；和（圖2-15、3-1）。3）、微程序設計（含指令格式、功能、設計及微程序）4）、實驗數(shù)據(jù)（測試所設計指令的程序及結(jié)果）。（5）大型實驗報告必須打印成冊，備注：1.各班每2人一組,可自由組合但要固定,各班班長將各組組號及學生名單于第一次上機時上報指導教師；2.各班學生須嚴格按照規(guī)定的時間上機,不得無故缺席、遲到早退，指導教師會嚴格考勤。計算機組成原理實驗報告一、實驗目的：通過微程序的編制、裝入、執(zhí)行，驗證微程序控制器控制的工作方法。觀察微程序的運行過程，為進行簡單模型計算機實驗做準備。通過實驗分析簡單模型機結(jié)構(gòu)，了解計算機工作原理。掌握計算機微程序控制器的控制方法，掌握計算機指令執(zhí)行過程。深入了解計算機各種指令的執(zhí)行過程，以及控制器的組成，指令系統(tǒng)微程序設計的具體知識，通過在簡單模型計算機基礎上設計新的5條機器指令，以提高學生對計算機機器指令理解，鍛煉學生自己動手設計模型計算機機器指令的能力。二、實驗內(nèi)容和與之相關的邏輯結(jié)構(gòu)分析圖（1） 完成總線數(shù)據(jù)傳輸控制實驗。（2） 完成簡單模型計算機實驗。（3） 完成機器指令設計實驗。三、程序設計（含指令格式、功能、設計及微程序）（1）無借位減。指令助記符：SUBDR,[ADDR]。SUB:無借位減記憶符DR：通用寄存器號（R3、R2、Rl、R0之一）ADDR：存儲器直接地址，范圍為OOH-FFH指令格式：二字節(jié)指令I7I6I5I4I3I2I1I0110101DRADDR指令第一字節(jié)的I7，I6=ll約定值，I5，I4，I3，I2=0l0l指令編號，編排在實驗八已有的5條指令之后。指令功能：（ADDR）-（DR）-DR，影響Cy,Zi標志位。指令功能說明：存儲器直接地址ADDR中內(nèi)容減去寄存器SR中的內(nèi)容，進位標志Cy不參加運算，結(jié)果送寄存器$只，當（ADDR）小于（DR）時，Cy=1,當（SR）等于（DR）時，Zi=l。微指令執(zhí)行流程圖35H

DA1-DA2—DR功能解釋：第一操作數(shù)減第二操作數(shù)送通用寄存器24位微碼：10000111110 87D801（2）帶進位加。助記符：ADDCDR,[ADDR]。指令格式：二字節(jié)指令I7I6I5I4I3I2I1I0110110DRADDR指令第一字節(jié)的I7,16=11約定值,I5,I4,I3,12=0110指令編號，排在無借位減之后。指令功能：（SR）+（DR）+Cy-DR,影響Cy,Zi標志位。指令功能說明：存儲器直接地址ADDR中內(nèi)容加上寄存器SR中的內(nèi)容再加上進位標志Cy,結(jié)果送寄存器SR,當（SR）+（DR）+Cy值大于255時，Cy=1，等于255時，Zi=1。用這條指令可實現(xiàn)多字節(jié)的加法操作。微指令流程圖36HPC—AR,PC+lfPC功能解釋：指令計數(shù)器內(nèi)容送地址寄存器，指令計數(shù)器加124位微碼：11011100010 DC4041J41HRAM—AR功能解釋：存儲器內(nèi)容（指令第二字節(jié)）送地址寄存器24位微碼：11000001000 C100421r42HRAM—DA1功能解釋：存儲器內(nèi)容送第一操作數(shù)寄存器24位微碼：001000010001r43HDR—DA2功能解釋：通用寄存器內(nèi)容送第二操作數(shù)寄存器24位微碼：01010000000r44HDA1+DA2+Cy—DR功能解釋：第一操作數(shù)加上第二操作數(shù)再加上Cy送通用寄存器24位微碼：100001110103）C條件轉(zhuǎn)移。助記符：JMPC[ADDR]。指令格式：二字節(jié)指令I7I6I5I4I3I2I1I011011100ADDR指令第一字節(jié)的I7,16=11約定值，I5,I4,I3,12=0111指令編號，排在ADDC之后。指令功能：若Cy=1，則ADDR—PC，影響Cy、Zi標志位。指令功能說明：當Cy=1時，ADDR中內(nèi)容送指令計數(shù)器，否則順序執(zhí)行下條指令。微指令流程圖37HPC—AR,PC+1fPC功能解釋：指令計數(shù)器內(nèi)容送地址寄存器，指令計數(shù)器加124位微碼：11011100010 DC4046P6HRAM—DA1功能解釋：存儲器內(nèi)容送第一操作數(shù)寄存器24位微碼：00100001000 ,)47HJ4#條件散轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移，下地址為10H(箭頭處為散轉(zhuǎn)地址)24位微碼：00000010010DA1—PC |功能解釋：若Cy=1，第一操作數(shù)送計數(shù)器50H24位微碼：0000000000051H24位微碼：0000000000052H24位微碼：11100100010 E44E0153H24位微碼：11100100010 E44E01寄存器內(nèi)容+1。助記符：INCDR。指令格式：二字節(jié)指令I7I6I5I4I3I2I1I0111000DR指令第一字節(jié)的17，16=11約定值，15，14，13，12=1000指令編號，編排在JMPC之后。指令功能：[DR]+1—PC，不影響Cy、Zi標志位。指令功能說明：把指令DR指示的通用寄存器內(nèi)容加1后送回同一寄存器中。微指令流程圖38HPC—AR,PC+1fPC功能解釋：指令計數(shù)器內(nèi)容送地址寄存器，指令計數(shù)器加124位微碼：11011100010 DC4048[48HDR—DA1功能解釋：存儲器內(nèi)容送第一操作數(shù)寄存器24位微碼：001100000049HDA1+—DR功能解釋：第一操作數(shù)加1送通用寄存器24位微碼：10000111110 87C001(5)存儲器內(nèi)容送通用寄存器。助記符：LDADR,[ADDR]。指令格式：二字節(jié)指令I7I6I5I4I3I2I1I0111001DRADDR指令第一字節(jié)的17，16=11約定值，15，14，13，12=1001指令編號，編排在INC之后。指令功能：(ADDR)—DR,不影響Cy、Zi標志位。指令功能說明：存儲器直接地址ADDR中內(nèi)容送通用寄存器DR。微指令流程圖39HPC—AR,PC+1fPC功能解釋：指令計數(shù)器內(nèi)容送地址寄存器，指令計數(shù)器加124位微碼：11011100010 DC404A4AH

RAM—AR功能解釋：存儲器內(nèi)容(指令第二字節(jié))送地址寄存器24位微碼：11000001000 C1004B4BHRAM—DA1功能解釋：存儲器內(nèi)容送第一操作數(shù)寄存器24位微碼：00100001000 21004C+4CHDA1-DR |功能解釋：第一操作數(shù)送通用寄存器24位微碼：10000111100 87C101(6)總程序。①流程圖：②實驗用機器指令匯編程序：主存地址機器指令碼微程序入口地址一條機器指令注釋00C030INR0,[PORTAR]送一個外部數(shù)據(jù)到R0010000表示輸入端口號為0002C832STAR0,[30]將［30H］中的數(shù)送R0內(nèi)存中，實現(xiàn)清零.033030表示［30H］內(nèi)存04C130L1: INR1,[PORTAR]送一個外部數(shù)據(jù)到R1050000表示輸入端口號為0006D936ADDCR1,[30H]帶進位加?若CY=1表示大于

256=28-1.實現(xiàn)[30H]+R1+Cy=R1073030表示［30H］內(nèi)存08C932STA[30],R1將R1中的數(shù)送［30H］內(nèi)存中093030表示［30H］內(nèi)存0ACC33OUT[30H],[PORTAR]輸出30H里面的內(nèi)容0B3030直接地址=30H0C0000端口地址PORTAR=00H0DDC37JMPC11H帶進位跳轉(zhuǎn)命令，判斷30H是否為CY=1。若CY=1成立，跳轉(zhuǎn)到L2,否則，順序執(zhí)行。0E110E表示［L2H］為0EH內(nèi)存單元OFD034JMP[L1H]［L1H］單元中的內(nèi)容送PC,程序按新的PC指示的地址進行。1004[L1H]=04H表示［L1H］為04H內(nèi)存單元11C230L2: INR2,[PORTAR]送數(shù)到R2120000表示輸入端口號為0013D635SUBR2,[30H]［30H］中的內(nèi)容減去R1中的內(nèi)容，進位標志Cy不參加運算，結(jié)果送R2,當［30H］中的內(nèi)容小于R2時，Cy=1；當它們相等時，Zi=0。143030表示［30H］內(nèi)存15CA32STA[30H],R2將R2中的數(shù)送［30H］內(nèi)存中163030表示［30H］內(nèi)存17CC33OUT[30H],[PORTAR]輸出30H里面的內(nèi)容183030直接地址=30H190000端口地址PORTAR=00H1ADC37JMPC[L1H]帶進位跳轉(zhuǎn)命令，判斷30H是否為CY=1。若CY=1成立，跳轉(zhuǎn)到L1,否則，順序執(zhí)行。1B04[L1H]=04H表示［L1H］為04H內(nèi)存單元1CD034JMP[L2H]［L2H］單元中的內(nèi)容送PC，程序按新的PC指示的地址進行。1D11[L2H]=0E表示［L2H］為0EH內(nèi)存單元四、實驗數(shù)據(jù)（測試所設計指令的程序及結(jié)果）。微代碼：IKS X刪陰住讀肛他寫入除反匯黠H斷點徽岀址微代碼BTOorsFUHCFSS3SZS1so\1CiB下址微指轡注釋QOK01CLO8IXIOODODll]0O00DO0DQOiaOD匚二二二二二海二二二二二二蔦01HDC4OO2no111DOO1000000000000IDpr->AR,Fr=pc+1QZIiE.iomaOILODODIOlj0UU0DUUDOODQ11ewi-zbQ3HCDC010OOOODO001]0000D00DOIDQODj(D04HCl0035110ODODILIljD000D00OOODlOlRWI->AEQ5K820CO1100ODO10O00000D00DQODaOl06KCldLOI11UODODIOljD00uD00DOOD11107H41002001fl□DODIO0D000□00DIODaODEOM-汕吐0SKmom]con□00DOOn000nD00DOODQOlNULL,Q9HDZ4C0C110111DOO]0000D00DQ011ODPC->AR?PC=PC+10AHC40EQF1100D1DOO0D011100DOOHltr-、収R?舶裝卻0BKmom]oooODODOO0D□□0D□□DOODQOlNULLQCKsiomn00LODODIOlj0UU0DUUDC01101^r.i:dmQDSIC40EOE1100D1DOO00011100DQ0111DQ-沁E2Q礫頸0EH(68109LUO0D1onIIID000D100001001DA1-MJU70FH22001CCOLODO10O0D000D00D01HODUT->DA11UKriciomoenoODODOOlj0UU0DUUDOODOODNULL當前行：：！ 地址略工：LC辻制ICAFS1OI］微代瑪查看曲口區(qū)：BS插入X刖薛|底運取|fe寫入醬反匯族n斷點馳地址微代碼ETDO7EFWFE￡3S2SISOCiN下址微指爼主釋LOHOOODCOIJIJO000□3000DD0000□30000JH￥LLL1HOOODCOOODooomo00DD0000mooomHULLL2H000000IJIJOIJIJIJ□3000DD0000□30000JH￥LLL3HOOODOOOODooocoa00DD0000coaoocoNULLL4HonnacoOODooo□30n0DD0000rooooroNULLL5HOOODCOOODooomo00DD0000mooomHULLL6HonnacoOODooo□3000DD0000rooooroNULLL7HOOODOOOODooocoa00DD0000coaoocoHULLLBHonnacoOODooo□3000DD0000rooooroNULL19HOOODCOOODooomo00DD0000mooomHULLLAHonnacoOODooo□3000DD0000rooooroNULLLBH□OODOOODDooomo00□□0□00mooomHULLLCHDC4D1H31D111ma10DD0000comui江-沁?c-ic-iLDHO4BEDiODD001mi0Itt11□□maioiaDAi-M,Esgg裝數(shù)1EMOOODiXiOODoooma00DD0000LoonomKULLLFH□OODOOOODooomo00□□0000mooomHULL2OH300DZ1uul100ma00DD00000100001DX-zDAl竺話訂：D 地;1L梅云；-□進|CftFSWJM?？袢隭皿除佩讀取fe寫入腳融匚鋼H斷亢微地址微代碼EIDOTEFUHCF5S35Z51SOMClHnit徽扌詩注稈20Hanaozi001KO00000DO0OOaDlULIlXl]DE1->3A121H842501100001ooo0L00101aOCOOCO]DX1+HA2-5DE2￡HC1Q0E3noULOOLOu0DO00OaD100011RATIHR108001ooo1030010000000aOCOOCOlDR-)M泗C1Q0Z51LOomOLO00D0UU0aD100101EWI-閒25H210026001ocoOLO00D0000aD1O0110RaM-汕辺E6HDZ40ET1LD111CTO]0D00000□1DU11]?l--^Ah,汽=；L+：27HC1Q0281LOocoOLO00D0000aD101OOORAH->AR28H0531010000010L100D0001aDCOOOOlDa1-；0J7泗21002A001ocoOLO00D0000aDIOLOIO2AHEW1D1111001OOD10D0001aomomiTU1-》pr,?r+|fl^trZBHCOQODOoooocoOOO00D0000aDCOOOOONULL2CHmaoDOoooom00000DUUU0aDiTirnXiONULLSIH□30ODOooo003ooo0000000aocoocooMl.2EHmaoDOoooomooo00DUUU0aDiTirnXiOHULLZBH000000ooooooooo00000000oooorooNULL30HIE^0D4no111ooo10DUUU0acimriioo?C沁?C-?Cl:當前行:o地瞬式:LC進制CATS

微代嗎查看宙口INE拒八X刖際 佩品2 寫八備反匯扁H斷.￡遜地址林碼ETOOTBFUNCFSS3sz3130CiR下址微指令注科30HDC40O4111]LilLirin1annnnDD0000100w-訃?Tr=p^-n31HBC40OB110LU0001a0000DDOOCOllO比-沁rc=rc-n32HDC4022110Lil0001a0000DDOLmoifl們”Tr=p-4i33HDC4024110Lil0001a0000DDOLCOIOO氏-沁ic=rc-ti34HDC4029110Lil0001a0000DDOLOIOOLTr=p-4i35HDC403DnoLiloao1aaaaaDDOL1110Lru-沁rc=nc-n36MBC4041noLilULILI1a0000DDlocoaoLI匚-沁IC-P7413THUC404B110Lil000100000DDloronon嘔FC=F1：-H3SMLiiXiOOEirnriocoULILI1]a0000DDnoixiiooNULL39HOCOOODCOOoco000aa0000DDOOOJOOONULL3AKLiiXiOOEirnriocoULILIaaLILILILIDDnoixiiooNULL3BKomooomoooo00000000000oooooooNULL3CMLiiXiOOEirnriocoULILIa1]LILILILIDDnoixiiooFULL3DHC1003E110oco0L0aa0000DDOL111103EH21003FCO]ocoOLDaaLILILILIDDUL1111L^A'.l>3A13FHsmo4o010LOO000000000001000000DR->I)A2犯H0TD0O11000011L11a11LILIDDOOiXIOOlDALDa2:Da,Cy^fCiL當前行：0 1■創(chuàng)1L略武：lo.it^LICAPStnw鍛代碼查看窗口卅荷入￥的總懇i疑幢可、瞥屁開H斷點微地址BTOOTBmeFSS3S231soMC-B下址魁■酬50HooniiiiOOOLlOOotn00nn0000DaooililSULL53HQODOOLaooOOOoco0000□000DQODCOL叩JLL52HE4-110L11L001om10LILI□010DOODOOLnjki-沁pc+i有效53HB4410L11L001ooo10000010ooooroiDAL-^C, 有效54HaoDixioaoooooomU0LILI0000DOODCOO叩JLL55HOODCOOoooooootn00000000DOOOCOOSULL56HaoDixioaoooooomU0LILI□000DOODCOO叩JLL57HOODCOOooo000om00000000DOODCOOmJLL58HqodcoooooLIIJOOOJ00LILI0000DOODOOOMl-llseHaoDoooaooooooco0000□000DOODCOO叩JLL5AHOODiTiOoooooootn00nn0000DOODOOOSULL5BHOODCOOooo000om00000000DOODCOO刃JLL5CHaoDixioaoooooomU0LILI□000DOODCOOHULLT5IHOODCOOooooooOOJ00000000DOODCOOMl-llSIHaoDixioaoooooomU0LILI0000DOODCOO乩（LL5FHooomoooooooooo00000000oooomoHULLGOHaoDixiocoooooomU0LILI□000DOODCOO叩JLL當罰訂：4」 地址4§￡：1」進制IUKF5HWI主存:主存窗口-十煮進制插入X刪陳 R品僂職R&I^AH斷點插入X刪陳 R品僂職R&I^AH斷點+o+1+2+3+5+E+T+8+9+A+B+c十D+E00CO00C830Cl00D勺30C930cc3000DC11DO1004C200D630CA30cc3000DC04DO1100002000000000000000000000000000000000301A00000000000000000000000000000040000000000000000000000000ao00ao0050000000000000000000000000000000006Q000Q0000000000000000000000□000□07000000000000000000000000000000000800000