計算機組成原理實驗最新完整版

1、河南農(nóng)業(yè)大學計算機組成原理實驗報告題 目 簡單機模型實驗 學 院 信息與管理科學學院 專業(yè)班級 計算機科學與技術2018級1班 學生姓名張子坡（） 指導教師 郭玉峰 撰寫日期：二一二年六月五日一、實驗目的：1.在掌握各部件的功能基礎上，組成一個簡單的計算機系統(tǒng)模型機；2了解微程序控制器是如何控制模型機運行的，掌握整機動態(tài)工作過程；3定義五條機器指令，編寫相應微程序并具體上機調(diào)試。二、實驗要求：1.復習計算機組成的基本原理；2.預習本實驗的相關知識和內(nèi)容三、實驗設備：EL-JY-II型計算機組成原理實驗系統(tǒng)一套，排線若干。四、模型機結構及工作原理： 模型機結構框圖見實驗書56頁圖6-1. 輸出設

2、備由底板上上的四個LED數(shù)碼管及其譯碼、驅(qū)動電路構成，當D-G和W/R均為低電平時將數(shù)據(jù)結構的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)管顯示矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴賃軔朧礙鱔絹。注：本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線為16位，指令、地址和程序計數(shù)器均為8位。當數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)打入指令寄存器、地址寄存器和程序寄存器時，只有低8位有效。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈禍測樅鋸鰻鯪。在本實驗我們學習讀、寫機器指令和運行機器指令的完整過程。在機器指令的執(zhí)行過程中，CPU從內(nèi)存中取出一條機器指令到執(zhí)行結束為一個指令周期，指令由微指令組成的序列來完成，一條機器指令對應一段微程序。另外，讀、寫機器指令分別由相應的微程序段來完成。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟婭騍東戇鱉納。為了向

3、RAM中裝入程序和數(shù)據(jù)，檢查寫入是否正確，并能啟動程序執(zhí)行，必須設計三個控制操作微程序。存儲器讀操作（MRD）：撥動清零開關CLR對地址、指令寄存器清零后，指令譯碼器輸入CA1、CA2為“00”時，按“單步”鍵，可對RAM連續(xù)讀操作。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧葒鈀詢鱈驄。存儲器寫操作（MWE）：撥動清零開關CLR對地址、指令寄存器清零后，指令譯碼器輸入CA1、CA2為“10”時，按“單步”鍵，可對RAM連續(xù)寫操作。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡詒爾膚億鰾簡。啟動程序（RUN）：撥動開關CLR對地址、指令寄存器清零后，指令譯碼器輸入CA1、CA2為“11”時，按“單步”鍵，即可轉(zhuǎn)入第01號“取指”微指令，啟動

4、程序運行。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔點鉍雜簍鰩驅(qū)。 注：CA1、CA2由控制總線的E4、E5給出。鍵盤操作方式有監(jiān)控程序直接對E4、E5賦值，無需接線。開關方式時可將E4、E5接至控制開關CA1、CA2，由開關控制。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷巹癩龔長鰥檷。五、實驗內(nèi)容、分析及參考代碼：指令譯碼電路指令寄存器I7I0P1P4CA1CA2SA1SA2SA3SA4SA0 微地址形成電路置1端MS5MS0UA5UA0微地址生成的下一條微地址煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚鍍齊鈞摟鰨饗。進行P1測試時，P1為0，其他都為1。進行P4測試時，P4為0，其他都為1。當SA4-SA0為0時，對應的UA4-UA0被置1，否則UA保持M

5、S原值不變。1. 根據(jù)上面的邏輯表達式，分析56頁圖6-2的P1測試和P4測試兩條微指令的微地址轉(zhuǎn)移方向。P1測試時SA4=1、SA3=1、SA2=1、SA1=0、SA0=1，表明SA1對應位置1生成的下一條微地址，進入12號單元，12號單元的F3字段為101不是任何測試，所以就進入07號單元，把01H送入BX，07號單元的F3字段為111無操作，回到01號單元的取指階段。同理，可得ADD指令的地址轉(zhuǎn)移方向。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰聾諦鰭皚。P4測試時，它以CA1、CA2作為測試條件，出現(xiàn)讀寫機器指令、直接運行機器指令三路分支，占用三個固定的地址元。 P4測試是對內(nèi)存讀、寫或者直接運行程序，此

6、時可得到SA4=1，SA3=SA2=1，當CA1、CA2為“00”時SA1=SA0=1，全1則原樣輸出既，進入20號單元。20單元的F3字段為101,LPC不是任何測試, 所以,下址字段為，既進入22號單元。22單元的F3字段為111無操作，下址字段為，進入27號單元，而27單元的F3字段為111，無操作下址字段為，所以又回到20號單元，開始循環(huán)。同理，當CA1、CA2為“10”時可得到SA1=0，SA0=1，則把SA0對應位置1，既進入微地址21，按照“”、“”、“”方式循環(huán)。當CA1、CA2為“11”時可得到SA1=SA0=0對應置1，生成下一條微地址為既23號單元，23單元的F3字段為1

7、11無操作生成的下址字段為，進入到取指階段01號單元開始程序運行?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨櫧撻曉養(yǎng)鰲頓。2. 分析實驗六中的五條機器指令的執(zhí)行過程引用以下代碼及機器指令再分析0000 0000 0000 0000 IN AX,KIN 數(shù)據(jù)輸入電路-A0000 0001 0010 0001 MOV BX,01H 0001H-BX0000 0010 0000 0001 0000 0011 0001 0000 ADD AX,BX AX+BX-AX0000 0100 0001 0000 OUTDISP AX AX-輸出顯示電路0000 0101 0100 0000 JMP 00H 00H-PC0000 0

8、110 0000 0000表6-1機器指令表：地址（十六進制）機器指令（十六進制）000000010021020001030010040030050040060000關于上面五條機器指令的執(zhí)行過程。首先，進入取指階段，PC中機器指令的地址送AR,然后PC值加1,RAM中的數(shù)上數(shù)據(jù)總線，指令寄存器的門打開接收數(shù)據(jù)，操作碼進行P1測試經(jīng)譯碼后，對于IN AX,KIN取機器指令的高四位對SA4、SA3、SA2、SA1、SA0，判斷后得到下址字段，既進入10號單元完成把輸入的數(shù)據(jù)給AX。然后，又回到“取指”階段，“譯碼”進行P1測試取MOV BX,01H的高四位對SA4、SA3、SA2、SA1、SA0

9、，判斷后進入12號單元，執(zhí)行當前PC中的值送AR,PC值加1，進入07號單元執(zhí)行RAM中的數(shù)01H上數(shù)據(jù)總線，寄存器BX接收數(shù)據(jù)?；氐焦梦⒅噶睢叭≈浮?，“譯碼”階段，進行P1測試再取ADD AX,BX取出它的高四位對SA4、SA3、SA2、SA1、SA0判斷進入11號單元寄存器AX的內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線LT1接收數(shù)據(jù)，進入03單元BX的內(nèi)容上數(shù)據(jù)總線LT2接收進入06號單元LT1與LT2數(shù)據(jù)之和送給AX，最后回到取指階段繼續(xù)執(zhí)行譯碼后取OUT DISP,AX ,P1測試后進入13號單元把寄存器AX的內(nèi)容輸出顯示，然后回到取指階段。最后執(zhí)行JMP指令經(jīng)P1測試進入預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買闥齙絀鰒現(xiàn)。1

10、4號單元，當前PC值送AR,然后加1，進入15號單元RAM中的數(shù)據(jù)上數(shù)據(jù)總線，把跳轉(zhuǎn)地址送給PC,最后轉(zhuǎn)向取指階段。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦鋇絨鈔陘鰍陸。3.修改MOV指令，使送入BX中的值為02H。把02H送給BX,達到修改01H，MOV BX，01H為雙字長第二個字為操作數(shù)01H。把操作數(shù)改成0000 0010即可。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫勵羆楓鱷燭。4.設計一條機器指令，IN BX , KIN 數(shù)據(jù)輸入電路-BX,微程序入口地址為16。將原程序中的MOV指令替換，再運行，寫出執(zhí)行過程和結果。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報贏無貽鰓閎。機器指令 助記符 說明 0110 0001 IN BX,KIN 數(shù)據(jù)輸

11、入電路-BX 機器指令執(zhí)行，在取指階段01號單元PC送AR，PC值加1，進入02單元RAM數(shù)據(jù)上數(shù)據(jù)總線指令寄存器門打開接收數(shù)據(jù)，P1測試譯碼后，進入16號單元把數(shù)據(jù)送入BX,回到取指階段譯碼?；氐?1號單元的取指階段。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷鯛漢鼉匱鯔潰。5.設計一條機器指令,SUB AX,BX AX-BX-AX ,微程序入口地址為17。將原程序中的ADD指令替換，再運行，寫出執(zhí)行過程和結果。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚躋馱釣繢鯨鎦。機器指令 助記符 說明0111 0000 SUB AX,BX AX-BX-AX機器指令執(zhí)行，在取指階段01號單元PC送AR，PC值加1，進入02單元RAM數(shù)據(jù)上數(shù)據(jù)總線指令

12、寄存器門打開接收數(shù)據(jù)，P1測試譯碼后，執(zhí)行SUB AX,BX過程中，首先經(jīng)過取指階段P1測試譯碼微指令進入到17號單元，寄存器AX中的數(shù)上數(shù)據(jù)總線，然后暫存器LT1接收，接著進入04號單元BX中的數(shù)上數(shù)據(jù)總線暫存器LT2接收，進入05號單元時執(zhí)行LT1-LT2-AX,最后轉(zhuǎn)到取指階段。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅籜葦繯頹鯛潔。表6-2機器指令表：地址（十六進制）機器指令（十六進制）000000010061020001030070040030050040060000表6-3微代碼與微地址顯示燈的對應關系：微地址（八進制）微地址（二進制）微代碼（十六進制）040029C5H056003C1H16018FC1H170041C4H注：表6-2、6-3可用于分析小實驗4,5題6、 實驗問題錯誤分析實驗中老