《計算機組成原理》設計性實驗報告

1、華北科技學院計算機學院設計性實驗報告華北科技學院計算機學院設計性實驗實 驗 報 告 課程名稱 計算機組成原理B 實驗學期 2013 至 2014 學年 第 一 學期學生所在院部 計算機學院 年級 2011 專業(yè)班級 計科B11-3 學生姓名 郭欣欣 學號 201107014323 任課教師 席振元 實驗成績 計算機學院制 計算機組成原理B課程設計性實驗報告開課實驗室：計算機組成原理實驗室 2013 年11 月 20 日實驗題目指令擴展實驗一、實驗目的深入了解教學計算機微程序控制器的組成和設計技術，包括Am2910器件的功能與具體用法，教學計算機的總體組成和部件之間的連接方法，總之應該深入理解控

2、制器部件的組成、設計、控制與使用等諸項知識。二、設備與環(huán)境TEC-XP+教學機，微機(裝有Windows XP、ISPLEVER、ispVM System等軟件)。三、實驗內(nèi)容在現(xiàn)有的基本指令系統(tǒng)上，擴展2條指令：ADTW，SWRM。指令一：ADTW DR /DR增2指令二：SWRM DR，SR /DR的值與SR中存儲的值對應的內(nèi)存單元的值互換四、實驗步驟1、 擴展的2條指令擴展的2條指令的基本信息，包括指令的格式、功能、尋址方式、操作碼編碼、微程序步數(shù)、微程序入口地址格式功能尋址方式操作碼編碼微程序步數(shù)微程序入口地址ADTW DRDR的值增2 寄存器直接尋址A1H281SWRM DR，SRD

3、R與SR的值互換DR為寄存器直接尋址，SR為寄存器間接尋址E9H4832、 指令所對應的微程序（1）、微程序各字段的含義入口地址：指令的微程序入口地址；下址：微程序執(zhí)行完后下一條微程序的地址；00表示需要進行地址轉移邏輯，30表示微程序結束。CI3-0：判別測試字段，其主要編碼及功能如表1。SCC3-0：地址轉移邏輯字符，僅當CI3-0為0011時有效。其主要編碼及功能如表2。MRW：控制對內(nèi)存和I/O接口的讀寫，其主要功能如下：000，寫內(nèi)存；001讀內(nèi)存；010寫串口；011讀串口；1XX無內(nèi)存和串口的讀寫操作。I2-0：控制數(shù)據(jù)來源，其編碼及功能見表3。I8-6：控制對運算結果的處理，其

4、編碼及功能見表3。I5-3：運算功能的選擇，其編碼及功能見表3。表3 Am2901的9位控制碼編碼及功能SST：對CZVS的控制。SSHSCI：設置進位輸入。B口：1000表示IR的DR字段，0000表示不用B口。A口：1000表示IR的SR字段，0000表示不用A口。DC2：專用寄存器接收控制，其主要編碼及功能見表4-1。DC1：送內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)，其主要編碼及功能見表4-2。表4-1專用寄存器接受控制表4-2內(nèi)部總線數(shù)據(jù)來源選擇控制DC2編碼譯碼操作操作說明DC2編碼譯碼操作操作說明000NC不操作000/SWTOIB送開關內(nèi)容到內(nèi)部總線001/GIR指令寄存器接受001/RTOIB送ALU

5、輸出到內(nèi)部總線010/16位機不用010/ETOIB送IR地位字節(jié)內(nèi)容到內(nèi)部總線011/GAR地址寄存器接受011/FTOIB送程序狀態(tài)字到內(nèi)部總線100/INTR恢復原中斷優(yōu)先級100/16位機不用101/INTN接受新中斷優(yōu)先級101/16位機不用110/E1用于開中斷指令110/INTV送中斷向量到內(nèi)部總線111/D1用于關中斷指令111NC不操作（2）、指令所對應的微程序序號指令入口地址下址CI3-0SCC3-0MRWI2-0I8-6I5-3B口A口SSTSSHSCIDC2DC11ADTW DR8100E04,33,08,01,1 0,030304,33,08,01,10,02SWRM

6、 DR，SR8300E04,30,08,00,00,000E04,41,00,80,03,000E01,73,08,00,00,030300,21,00,00,00,11）指令：ADTW DR該指令共包括兩步微指令：該指令的入口地址為81，下址為00，微程序順序執(zhí)行，無內(nèi)存操作，數(shù)據(jù)來源為011，運算結果直接由Y口輸出，進行R與S的加法操作，B口為IR的DR，不使用A口數(shù)據(jù)，狀態(tài)寄存器的值為最高位芯片的實際輸出，進位輸入為1，專用寄存器無操作，送開關內(nèi)容到內(nèi)部總線；：該指令的入口地址為82，下址為30，微程序順序執(zhí)行，無內(nèi)存操作，數(shù)據(jù)來源為011，運算結果直接由Y口輸出，進行R與S的加法操作，

7、B口為IR的DR，不使用A口數(shù)據(jù)，狀態(tài)寄存器的值為最高位芯片的實際輸出，進位輸入為1，專用寄存器無操作，送開關內(nèi)容到內(nèi)部總線； 2）指令：SWRM DR,SR該指令需要四步微指令完成。：該指令的入口地址為83，下址為00，微程序順序執(zhí)行，無內(nèi)存操作，數(shù)據(jù)來源為011，運算結果送入Q寄存器，并由Y口輸出，進行R與S的加法操作，B口為IR的DR，不使用A口數(shù)據(jù)，狀態(tài)寄存器的值不變，進位輸入為0，專用寄存器無操作，送開關內(nèi)容到內(nèi)部總線；：微程序的入口地址為84，下址為00，順序執(zhí)行，無內(nèi)存操作，數(shù)據(jù)來源為100，運算結果送入Y輸出，進行R與S的加法運算，不使用B口數(shù)據(jù)，A口為IR的SR，狀態(tài)寄存器的

8、值不變，進位輸入為0，地址寄存器接收數(shù)據(jù)，送開關內(nèi)容到內(nèi)部總線；：微程序的入口地址為85，下址為00，順序執(zhí)行，對內(nèi)存進行讀操作，運算器外獲得數(shù)據(jù)，運算結果送入B口，并由Y輸出，進行R與S的或運算，B口為IR的DR，不使用A口數(shù)據(jù)，狀態(tài)寄存器的值不變，進位輸入為0，專用寄存器無操作，送開關內(nèi)容到內(nèi)部總線；：微程序的入口地址為86，下址為30，執(zhí)行完后必轉，對內(nèi)存進行寫操作，數(shù)據(jù)來源為010，運算結果送入Y輸出，進行R與S的加法運算，不使用A口與B口數(shù)據(jù)，狀態(tài)寄存器的值不變，進位輸入為0，專用寄存器無操作，送ALU輸出到內(nèi)部總線。3、ABEL語言源程序編輯以及JED文件生成 利用ISPLEVER

9、軟件打開原始代碼文件進行修改，將ADTW和SWRM兩條指令寫入芯片中。(1) 添加指令操作碼ADTW = (IR = 1,0,1,0,0,0,0,1); SWRM = (IR = 1,1,1,0,1,0,0,1);(2) 添加入口地址 MA81 = (Y = 1000 0001);/81H ADTW指令第一條偽指令入口地址 MA82 = (Y = 1000 0010); MA83 = (Y = 1000 0011);/83H SWRM指令第一條偽指令入口地址 MA84 = (Y = 1000 0100); MA85 = (Y = 1000 0101); MA86 = (Y = 1000 011

10、0)(3) 入口地址定義 對ADTW指令做如下修改： D0= !C_M&(!_MAP&(ADTW#.) #NXTADDR0&!_PL)&!Bit8; D7= !C_M&(!_MAP&(ADTW#.)#NXTADDR7&!_PL)&!Bit8; 對ADRM指令做如下修改：D0= !C_M&(!_MAP&(SWRM#ADTW#.)#NXTADDR0&!_PL)&!Bit8;D1= !C_M&(!_MAP&(SWRM#······

11、)#NXTADDR1&!_PL)&!Bit8;D7= !C_M&(!_MAP&(ADTW#SWRM#······)#NXTADDR7&!_PL)&!Bit8;(4) 下址定義對ADTW指令做如下修改：NXTADDR5:=!C_M&( MA82#.)&!Bit8;NXTADDR4:=!C_M&( MA82#.)&!Bit8;對SWRM指令做如下修改：NXTADDR5:=!C_M&( MA86#.)&!Bit8;NXTADDR4:=!C_M&a

12、mp;( MA86#.)&!Bit8;(5) 條件轉移字段定義 對ADTW指令做如下修改：CI3:= !C_M&(MA81#.)&NRST&!Bit8;CI2:= !C_M&(MA81#.)&NRST&!Bit8CI1:= !C_M&(MA81#MA82#.)&NRST&!Bit8CI0 :=!C_M&(MA82#.)&NRST&!Bit8對SWRM指令做如下修改：CI3:= !C_M&(MA83#MA84#MA85#.)&NRST&!Bit8;CI2:= !C_M&

13、amp;(MA83#MA84#MA85#.)&NRST&!Bit8CI1:= !C_M&(MA83#MA84#MA85# MA86#.)&NRST&!Bit8CI0 :=!C_M&(MA86#.)&NRST&!Bit8(6) 定義MRW 對ADTW指令做如下修改：!_MIO00:=!(MA81# MA82#.)對SWRM指令做如下修改：!_MIO00:=!(MA83#MA84#.);_WE00 :=( MA85#.);(7) I2-I0，I8-I6，I5-I3定義I200:=(MA84#MA85#.);I100:=(MA81#MA

14、82#MA83#MA85#MA86#.);!I000:=!(MA81#MA82#MA83#MA85#.);I700:=(MA81# MA82#MA85#.);!I600 :=!(MA81#MA82#MA84#MA85#MA86#.); (8) B口、A口定義B30=(MA81#MA82#MA83#MA85#.);A30=(MA84#.);(9) SST/SSH SCI定義SST000:=(MA81#MA82#.);SCI000:=(MA81#MA82#.);(10) DC2 DC1的定義DC2_100:=(MA84#.);DC2_000:=(MA84#.);DC1_000:=(MA86#.);

15、 按照如上代碼對源代碼進行修改后，利用JED編譯軟件生成.jed文件。 4、MACH編程 將JED文件下載到MACH器件的過程： （1）接好教學機上在線MACH編程電纜，將教學機電源打開。（2）啟動ispVM System軟件，通過主界面的SCAN按鈕找到在線編程器件。 （3）雙擊找到的編程器件，雙擊Browse按鈕選擇已經(jīng)編譯好的Jed文件，選擇OK按鈕。 （4）重新回到主界面，點擊GO命令進行編程。五、編程驗證及結果分析1 驗證 ADTW DR指令本條指令采用0001驗證，將0001送入R0寄存器，然后用E2002寫入指令的機器碼A100，最后運行程序，驗證指令。2.驗證指令SWRM驗證程序：A20002000：R0，012002：R1，20502004:E20502050 *:6E20042004 *:E901A20052005：RET2006:G2000運行程序時無結果。六、實驗體會做了三個上午的實驗，第一條指令很快能夠完成代碼的修改、編譯、執(zhí)行及驗證。第二條指令開始時使