計算機組成原理課程設(shè)計報告

1、計算機組成原理課程設(shè)計報告實驗項目：1、設(shè)計一個具有帶進位加法和立即數(shù)尋址方式的模型機2、設(shè)計一個具有帶進位加法和條件跳轉(zhuǎn)的模型機專 業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)班 級：09級37-3班學(xué) 號：姓 名：合 作：指導(dǎo)教師：實驗時間：2011-6-15 6-17實驗一：設(shè)計一個具有帶進位加法和立即數(shù)尋址方式的模型機1、問題描述本題目設(shè)計的是一臺具有輸入、輸出、帶進位加法、儲存和跳轉(zhuǎn)功能的模 型計算機，并寫出工作程序和測試數(shù)據(jù)驗證所設(shè)計的指令系統(tǒng)。2、設(shè)計目標(biāo)在設(shè)計完本程序后,所設(shè)計模型機能夠完成從一個外設(shè)輸入一個數(shù)到指定 的寄存器中，另外輸入立即數(shù)并將其存入另一個、寄存器中，兩數(shù)進行進位相 加并將結(jié)果保存

2、到第一個寄存器，輸出結(jié)果，并顯示。另外，實現(xiàn)無條件跳轉(zhuǎn) 至開始。3、指令格式助記符號機器指令碼功能IN0000 0000Input -> R0ADCImm1110 0000 XXXXXXXXR0+Imm+CY-> R0STA addr0010 0000 XXXXXXXXR0 -> addrOUTaddr0011 0000 XXXXXXXXaddr -> LEDJMPaddr0100 0000 XXXXXXXXaddr -> PC4、設(shè)計微指令(1)定義指令碼，及定義一個下地址為08H指令指令編碼微地址IN0000 000008ADC0001 000009STA00

3、10 000010OUT0011 000011JMP0100 000012(2)設(shè)計微指令編碼表微地S3S2S1SWEA9A8ABCUA5-UA00 M址0000010000100010000000010000110001000001010000010 0 0 1 1 000011100000100110100111000111100000101000000000100000000011000000000010000000111101101100200000000110000000108000000000001000000090000000111101101100300000000101100

4、000004000000011010001000051001000110011010000A00000001111011011006000000001110000000070000001010000010000B0000000111101101100D0000000011100000000E0000000010010000000F0000001100000010000C00000001111011011010000000001101000110(3)微程序流程圖NOS-ADC 09 J.PC3ARPC：PCE爾pc+*jOU01+,f'-i- RCODWDRLDE2<Y->

5、nSIA IOpPC3AE+Pt1-)6'I -R+A0處OLT 11-FCAR*1-k1*M3LE 加gP8ObR IP IWjrPCARaPCT0135,(4)由編碼得到微程序根據(jù)以上編寫的微程序，以及微指令代碼化的方法得到的微程序代碼為:$M00018001 $M0101ED82 $M0200C048 $M08001001 $M0901ED83 $M0300B004 $M0401A205 $M05919A01$M0A01ED86$M0600E007$M07028201$M0B01ED8D$M0D00E00E$M0E00900F$M0F030201$M0C01ED90$M1000D

6、181(5)寫工作程序$P0000$P0110$P0222$P0320$P0401$P0530$P0601$P0740$P0800(6)建立聯(lián)機操作文件為了從PC機下載工作程序和微程序，需要建立聯(lián)機操作文件，該文 件是普通的文本文件，擴展名為 TXT,可用記事本來建立的，要求： a、測試用的工作程序排在文件的前面，每個內(nèi)存地址及代碼占一行；b、微指令代碼排在文件的后面，每個微地址及微指令代碼占一行;(7)按照實驗電路圖連接實驗線路實驗采用復(fù)雜模型機系統(tǒng)連線圖，電路圖如下:AUJ3 CB0 B7B7 BUSUNT1 1B0WRUNT T:j-i H24wSIGNAIUNTSWTCHUNTn SW

7、BU SWAINSUNTFSTATEJNTp|LDIRD0MICROCONTROLLERD7AiD0WRD7-D7D0.CERS RD ri-miM1TS4TS3TS2TS1A8A9：I0MAN MEMA7 B7LDARiioaD-1 LDAR 口SE6.LOADM18JPCBSE-)DPCJR2LP(3)1 M24P(4此LOADPCBMLTB0LDPCLADDRESSJTS3 -|B7. nT1UWIM19LDDR1LDDR2AUJAlubB0 299B ARCY7IALUUNT arL(012 R 匕U1 R DWIFR B BD 2 1T CFB- 0Z早|R-RR'I Ik

8、-I > t fib- b i ii0 B B B rRRRRB7RJ1B0 REGUNTALUBLDR-LsE6loguntSWB!SE1SWAJLIP(1)P(2)I7 ftr-P(3)；r-想I2 I2DR1LDRIJrsb13 nRDBr-bI0LJnD7INPUTJNTSWJ3SWBN-i丫0口-1AD7AdoD0MextbusEXUNTLEDB口WRQD0OUTPUTNT(8)運行(a)系統(tǒng)與PC機聯(lián)機實驗系統(tǒng)安裝有一個標(biāo)準(zhǔn)的DB型9針RS-232C串口插座，使用配套的用 行通信電纜分別插在實驗系統(tǒng)及 PC機的串口，即可實現(xiàn)系統(tǒng)與PC機的聯(lián)機操 作。(b)下載工作程序和微程序

9、使用唐都軟件將工作程序和微程序下載到實驗箱的內(nèi)存和控制存儲器中 其中，自帶電 線的實當(dāng)箱用NCMP53軟件，啟動軟件后使用F4裝載進行下 載；外接電源線的實驗箱用CMPP軟件，啟動軟件后在菜單中選擇轉(zhuǎn)儲/裝載進 行下載。(c)運行實驗原理圖，及數(shù)據(jù)流程圖如下：(9)調(diào)試以及調(diào)試過程(把寫好的程序下載到唐都實驗箱，打開軟件復(fù)雜模型機的原理圖，按步驟點擊單步運行，查看運行的指令和微指令的過程)調(diào)試發(fā)現(xiàn)問題：a、 剛開始時點擊時，機器不運行。b、 DR1與DR2相加結(jié)果不正確。c、 從R0到內(nèi)存STA存數(shù)指令的存數(shù)操作有誤，R0-B打開的同時把AR的LDAR也打開了，造成指向內(nèi)存單元改變。也就造成輸

10、出時的數(shù)據(jù)不正確和。d、 修改上一條錯誤后，誤把R0數(shù)據(jù)存在01單元，覆蓋了原來 的指令，當(dāng)跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)回到原來程序的開頭時，執(zhí)行第二次 就發(fā)生了錯誤。所以針對以上問題，都一一地找到相應(yīng)的錯誤之處和解決方法：al、連線有錯誤，檢查后發(fā)現(xiàn)錯誤之處，并改正b2、改變s3到s0 ,改為1001 (帶進位加法)c3、由于疏忽造成，修改對應(yīng)的LDAR開關(guān)編碼d4、修改$P程序，存到?jīng)]用的內(nèi)存上述問題解決之后，程序便可運行出結(jié)果。(10)運行結(jié)果在上圖中會執(zhí)行INPUT到R0,然后從內(nèi)存中取出一個數(shù)放到 DR2中，R0內(nèi)的數(shù)放到DR1中，DR1+DR2+cy放至1 R0中，再將 R0內(nèi)的數(shù)顯示到LED上。

11、實驗二：設(shè)計一個具有帶進位加法和條件跳轉(zhuǎn)的模型機1、問題描述本題目設(shè)計的是一臺具有輸入、輸出、數(shù)據(jù)傳送、帶進位加法、條件跳轉(zhuǎn), 停機功能的模型計算機，并寫出工作程序和測試數(shù)據(jù)驗證所設(shè)計的指令系統(tǒng)。2、指令格式助記符號指令格式功能MOVrs,rdXXXXRs RdRs->RdADCrs,rdXXXXRs RdRs+Rd+CY-> R0BZCD00 00 00 00D當(dāng) cy=1 或 z=1 時，D->PC否則，順序執(zhí)行。INrdXXXX01 RdSW->rdOUTrdXXXX10 RdRd -> LEDHALTXXXX0000停機3、設(shè)計微指令(1)定義一個下地址為

12、20H(2)設(shè)計微指令UA5-UA0指令指令編碼微地址IN0011 000023MOV0010 000022ADC0001 000021BZCD0000 000020OUT0100 000024HALT0101 000025100000001 1 0 0 0 0 022000000001100000001100000111000000011110110110000011030000000011010001100000012100000001101001000000010004000000011011001000000101051001000110011010000000012200000001

13、1001001000000001230000000000010000000000012400000001000000100000000125000000011000000000100101(3)畫出微程序流程圖PCPC*FCf(4)微程序代碼根據(jù)以上編寫的微程序，以及微指令代碼化的方法得到的微程序代碼為:$M00018001 $M0101ED82 $M0200C060 $M200180C1 $M1101ED83 $M0300D181 $M2101A404$M0401B205 $M05919A01$M22019201 $M23001001$M24030201$M25018025(5)設(shè)計工作程序

14、代碼，以測試微程序$P0035$P0124$P0235$P0314$P0444$P0500$P0607$P0750(6)按照實驗一建立聯(lián)機文檔并按照書本計算機組成原理課程設(shè)計的附錄2 (系統(tǒng)連線參考圖)進行連線。運行與調(diào)試把程序下載但唐都實驗箱進行運行和調(diào)試。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問題：A、 不知道R1、R2、R0三個寄存器的關(guān)系(請教老師解決)。B、 運行第一條指令后便停滯，不再執(zhí)行下面的操作。C、 解決a后，從輸入模塊輸入到R1或R2都不能實現(xiàn)。D、 條件跳轉(zhuǎn)指令后，執(zhí)行非設(shè)計程序，程序跑飛了。通過前面的幾次實驗，已經(jīng)獲得部分解決方法的經(jīng)驗B1、檢查連線未能發(fā)現(xiàn)問題，估計可能是哪里接觸不良，故而

15、棄之，換實驗箱，重新調(diào)試，發(fā)現(xiàn)可以運行的。C2、自己未能找出錯誤所在，請教老師，指出連線上，我們?nèi)?采用的是原來電路圖，因而沒有把 R1、R2寄存器連到電路中。D3、未設(shè)置好跳轉(zhuǎn)的方向，最后使其跳轉(zhuǎn)到停機指令，使其處 于停機狀態(tài)。(8)運行結(jié)果程序會先從SW讀一個數(shù)放到R1中，然后將R1內(nèi)的數(shù) 轉(zhuǎn)移到R0中，然后將R0內(nèi)的數(shù)放到DR1, R1中的數(shù)放到DR2, 然后DR1+DR2+cy放至U R0中，然后將 R1內(nèi)的數(shù)顯示到LED上， 下一步就進入了停機的死循環(huán)。實驗總結(jié)與心得體會經(jīng)過兩三天的課程設(shè)計，給我個人的感覺有進步、好玩。為何 如此說呢？對于我個人來講，我是比較喜歡實驗課的，因為一來實 驗課比理論課有