華中科技大學文華學院計算機組成原理課設

1、華屮科然丈修針篇機爼或履理裸程殺針學 部：信息科學與技術學部專 業(yè):班 級:學 號:姓 名：指導老師:W目錄一、課設目的3二、課設任務3三、使用的設備及軟件3設備3軟件3四、設備連接4五、編程題目4六、程序流程圖5七、程序5八、對應的微指令6九、調(diào)試過程7十、結果11H一、總結11一、課設目的通過課程設訃更淸楚地理解下列基本概念：1、計算機的硬件基本組成：2、計算機中機器指令的設計；3、計算機中機器指令的執(zhí)行過程：4、微程序控制器的工作原理；5、微指令的格式設計原理。6、通過使用軟件HKCPT, 了解程序編譯、加載的過程。7、通過微單步、單拍調(diào)試，理解模型機中的數(shù)據(jù)流向。二、課設任務1、在掌握

2、各模塊功能的基礎上，構成模型機：2、熟悉模型機的通路、微指令系統(tǒng)、與匯編指令的關系:3、使用微機與模型機連接調(diào)試的應用程序HKCPT：4、編輯程序，了解程序編譯、加載及運行的過程。三、使用的設備及軟件設備此次課設使用HK-CPT-IV型計算機組成原理實驗平臺，實驗平臺簡介如下：1. 基本功能模塊：運算器模塊、指令部件模塊、堆棧寄存器模塊、存儲器模塊、總線 傳輸模塊、微程序模塊、啟停和時序模塊，以及用于調(diào)試和觀察數(shù)據(jù)的監(jiān)控模塊。2. 組成結構：采用總線結構?？偩€分為：內(nèi)部、外部地址總線，內(nèi)部、外部數(shù)據(jù)總線。3. 監(jiān)控模塊：為實驗調(diào)試和程序設計帶來了相當?shù)谋憷?。實驗者可以通過監(jiān)控模塊來 修改微程序

3、和內(nèi)存中的程序。4. 操作方式：單機方式一一整個系統(tǒng)可單獨使用；聯(lián)機方式一一系統(tǒng)可與PC機相 連。軟件此次課設使用的軟件為HKCPT,其使用介紹如下：1. 啟動HKCPT：第一次啟動HKCPT,用戶需設置實驗平臺通訊端口。退岀HKCPT 時，會自動保存用戶最后一次的設垃。用戶選擇“設置一一實驗平臺”菜單項，在彈出的對 話框中，選擇相應的通訊串口、通訊波特率和延時因子。點擊確左按鈕，即可使用。2. 程序編寫：選擇“文件一新文件”菜單項，將新建一個空的編輯窗口。用戶在編輯 窗口中輸入以下程序。輸入完畢，選擇“文件一另存為”菜單項，把該文件保存為demo.asnio 因為編譯器支持長文件拿，用戶也可

4、以把該文件保存在如“我的文檔”之類的目錄夾中。用 戶可以直接選擇“文件一打開”菜單項打開該文件。3. 程序編譯：編譯是檢查源文件的語法錯誤，如果源文件沒有語法錯誤，編譯器將生 成源文件的目標代碼，由于是單匯編文件，編譯產(chǎn)生的目標代碼可以直接加載調(diào)試。用戶選 擇“編譯一一編譯當前文件”菜單項，將編譯當前活動窗口中的源文件，編譯結果的信息顯 示在輸出窗口中。用戶可以根拯輸岀窗口中錯誤信息直接圧位到源文件的相應位置。4. 程序運行：加載后，可以運行程序，有三種運行方式： 微單步：每執(zhí)行一條微程序，PC指針加1,微指令向后移動一步，同時結構圖中 繪出執(zhí)行步及上一步的數(shù)據(jù)流向，各個寄存器和控制線狀態(tài)會相

5、應改變。 程序單步：從當前PC指針行執(zhí)行源文件的一行語句，然后又停止。結構圖中顯示 的寄存器值和控制線都會隨之刷新，但不顯示數(shù)據(jù)流。 全速運行：全速運行程序，遇到用戶斷點或按暫停鍵或執(zhí)行到halt指令停I匕。實驗過程中的設備連接包括3部分的內(nèi)容:1.數(shù)據(jù)總線的連接:接口 1DJ11).12DJ3D.U1)J5DJ61)J7PC_OUT接口 2ALUNALU_OUTRNR_OUTRAJNRA.OUTPC_INAJ12各模塊的連線：由于實驗平臺提供了連線板，在實驗時，只要將連線板插在指立的 地方，這樣，各個模塊就成功的連接了。3.與汁算機的連線：實驗平臺提供的連接線將實驗平臺與計算機相連，這樣，計

6、算機 通過軟件可以和平臺相互通訊。五、編程題目從1加到10,再帶進位右移一位，最后，再加上自已學號的后三位，結果存放到RAM 的40H號字節(jié)單元中。六、程序流程七、程序根據(jù)程序流程圖所示，可以進行代碼的編寫:MOV R0#0AMOV A.#0MOV R3#lMOVR1.#1ADD A.R3MOV R2.AMOV A.R3SUB A,R0JZ 14MOV A.R3wADDA.R1 MOV R3.A MOVA.R2 JMP 08 MOVA.R2 STA20 RRCA STA30 MOV R0.#70 ADD A.RO STA40 HALT八、程序每條指令對應的機器代碼和對應的微指令指令機器代碼微指

7、令微代碼MOV R0.#0A6E 0A取指指令 Dbus-RiDDBFFF4DFFFFMOV5F00取指指令 Dbus-RiDDFBFF4DFFFFMOV R3,#l6C01取指指令 Dbus-RiDDBFFF4DFFFFADD A.R3OC取指指令A-Dbus-DRlRi-Dbus-DRlALU-Dbus-AFFFCF9FF7F79FFFBA94DFFFFMOV R2.A4D取指指令A-Dbus-DRlRi-Dbus-DRlALU-Dbus-A7FBDFF4DFFFFMOV A.R33C取指指令Dbus-AFF7BFF4DFFFFSUB A,ROIE取指指令 A-Dbus-Ri 取指指令 R

8、i-Dbus-IR2 (IR2)-Abus.Dbus-AFFFCD6FE7F56FFFB864DFFFFJZ 14B3 14D4FFFFMOV R3.A4C取指指令A-Dbus-DRlRi-Dbus-DRlALU-Dbus-A7FBDFF4DFFFFMOV A,R23D取指指令A-Dbus-DRlRi-Dbus-DRlALU-Dbus-AFF7BFF4DFFFFJMP 08BF06取指指令MOV A.R23D取指指令A-Dbus-DRlRi-Dbus-DRlALU-Dbus-AFF7BFF4DFFFFRRCA9F取指指令A1FFFEF14DFFFFMOV R0.#736C 73取指指令DDBF

9、FF4DFFFFADD A.ROOC 8F取指指令A-Dbus-DRlRi-Dbus-DRlALU-Dbus-AFFFCF9FF7F79FFFBA94DFFFFSTA40OC 8F取指指令A-Dbus-DRlRi-Dbus-DRlALU-Dbus-AD5FFFFBBFDFF4DFFFF九、調(diào)試過程1. 全速執(zhí)行：全速執(zhí)行可以一次性使所有的代碼執(zhí)行完畢，從而得出最終的結果。此過程一般用 于代碼準確無誤之后的執(zhí)行，其步驟為：單擊菜單“調(diào)試”項，選擇“全速執(zhí)行”，最 后可以看到最終的結果。在執(zhí)行的過程中，實驗平臺上的指示燈不斷地閃爍，是由于每 一條微指令都對應著不同的指示燈的明暗情況。2. 程序單步

10、：程序單步用于調(diào)試使用，每一次執(zhí)行一條指令，英步驟為：單擊菜單“調(diào)試”項， 選擇“程序單步S可以看到指令序列上的亮條紋移動了一條指令。在執(zhí)行的過程中， 實驗平臺上的指示燈不斷地閃爍，是由于一條指令對應著多條微指令，每一條微指令都 對應著不同的指示燈的明暗情況。3 微單步：微單步可以將每一條指令包含的微指令分步執(zhí)行，其步驟為：單擊菜單“調(diào)試”項, 選擇微單步”，可以從結構圖窗口中看到每一條微指令執(zhí)行的操作。在實驗平臺上， 可以看到指示燈的對應不同微指令的不同明暗變化。例如：“SUBA.R2”對應的微指令序列為： 取指令A-BUS-DR1R2-BUS-DR2ALU-BUS-A微單步:調(diào)試窗口DR1

11、CKEDR1-244(3)RAO 244(5)m紅色-1綜色當前步?c=co臨 1X2=4024X(7)上一涉W00006C5F006F016D01OF4E3F1C00104F3EBF083E8F203F8F306C73002037FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00301BFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF0040沌IFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF0050FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF0060FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF0070FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF0080FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF0090

12、FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF序代碼窗口18FFFFFFFF3CFFFFFFFFBOFFFFFFFF冋兇計箕機組欣柴理實驗機軟ft (OTCPT)BKCPI1.kF XU J MO/ A.l?02 MOV ROjrC004 MOV RLtf 06 MOV R2JM 08 ADD A,R0； 09 MOV ROA 0A MOV 九R2;0B SUB A.R1；0C MOV R2.A ODJZ 11：OF JMP 08；11 MOV A.H0：徴拾令序列inft文件名加費起妬地址進度C:Docamc00FFEdit PadMOMFffl IFIFCiraiFc FFWF|Ff rap

13、fJ；Fr Ilp. prv% PlCol 0nirosn r文件QP 彌OD fiDbui-DR1 FFJ,卩F,56 RFDbusDR2 IFFLIFBMWIA1.U Dbcs AF7,pFKFFRt-Dbus-IR2OOOC(IH2bAbuxDbu5-A000D |4D|FF1FF ftftilS令 ooof |ronro)403|000F FflPBl.|FF R Dbus AC010 IWUFFMFF JkttiH0011 |on.|Ofy(ooi0012 |0幾眄則08FFFFFFFFFFFFFFFF昕FFJTbJJTtiFFFFFFFFFFrnunurn Ri nbun aooo

14、r0010 “DHFFUfTj JktSBJ 令000700080009DDOA亍3TAMALT3TA RRC 3TA MOVKOVRO,OAKOVA,OMOVR3lKOVRizaiADDA,R3KOVR2j AHOV入陽3VDAzROJZ 14KOVA,R32DA,R1MOVR3,AKOV人R2JHP06KOVAf R2Mb #73 A, RO11W十、結果1. 應得結果:1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55=(00110111)B移位后得(00011011 )B=(1B)H我學號的末3位為112=(70)H則結果為(lB)H+(70)H=(8c)H。2. 査看方法：在“程序代碼窗口”范圍內(nèi)單擊鼠標右鍵，選擇讀出”項，在相應的內(nèi)存區(qū)間可 以看到內(nèi)存中的結果：在本例中，數(shù)據(jù)顯示在第4行、第1列(第40H號字節(jié)單元內(nèi) 存中)。3. 實際結果:用讀出命令，在程序代碼窗口中讀出結果一一8CH,與計算結果一致。十一、總結總的來說，這個課設的完成確實是讓我最有成就感的一件事，對于在一定的 時間內(nèi)完成到這種程度，我也確實感到驚訝，也對自己的成長感到自豪！雖然在 這次實驗中，我們并沒有什么太大的亮點，也沒