计算机组成原理实验报告

计算机组成原理实验报告

Computer Organization Lab Reports

______________________________________________________________________________ 班级： ___ 姓名：__ _ 学号：_____ 实验日期：_____________

学院： ___ _ 专业：_ _____

实验顺序：_______ 原创：__ _____ 实验名称：_ ____

实验分数：_______ 考评日期:________ 指导教师：

一．实验目的

1.理解RISC指令系统定义和指令周期流程图

2.了解RISC和CISC的体系结构特点及区别

3.掌握RISC处理器的一般设计原则和指令系统特征

二．实验环境

Dais-CMX16+达爱思教仪

三．实验原理

1.选用与分段模型机相同的五条基本指令

助记符机器指令码说明

IN RO,IOL 00100000 I/O(数据开关)偶字节→R0

ADD RO,[addr] 01000000 XXXXXXXX XXXXXXXX R0+[addr]→R0

STA [addr],R0 01100000 XXXXXXXX XXXXXXXX R0→[addr]

OUT [addr],IOH 10000000 XXXXXXXX XXXXXXXX [ADDR]→I/O奇字节

JMP addr 10100000 XXXXXXXX XXXXXXXX addr→PC

2.采用寄存器寻址及直接寻址两种方式，指令格式采用单字长、三字长两种格式：

7 6 5 4 3 2 1 0

操作码0 Rs Rd

操作码0 Rs Rd

Addr（低八）

Addr（高八）

其中Rs、Rd为不同状态，则选中不同寄存器：

Rs Rd 寄存器

0 0 R0

0 1 R1

1 0 R2

1 1 Ac

四．实验步骤及结果分析

1.基于RISC处理器构成模型机

(1)首先卸去实验连接，然后参阅操作手册把系统工作方式设为''逻辑/在线”。

(2)编辑及编译所设计的CPLD逻辑程序，将生成的JED文件下载至Xilinx XC9572芯片中；亦可把随机附带的实例X1636.JED下载至Xilinx XC9572芯片。

(3)在待令状态下，键入数字键“6”(RISC模型机代号)，然后再键入【减址】命令键，实验装置自动装载RISC模型机的机器程序，装载完毕自动返待令态。(4)点击或按动单拍、单步(微单步)、宏单步(程序单步)及连续运行方式，使RISC 处理器执行与命令相对应的操作，可以通过部件显示单元、LCD 显示窗及集成软件的调试窗口，观察和检査RISC处理器运行轨迹。

(5)单拍运行说明：系统提供可变时序，非“取指”微周期节拍按

次序循环，在取指微周期按次序循环。

2.简述CISC和RISC的区别

从硬件角度来看，CISC处理的是不等长指令集，它必须对不等长指令进行分割，因此在执行单一指令的时候需要进行较多的处理工作。而RISC执行的是等长精简指令集，CPU在执行指令的时候速度较快且性能稳定。因此在并行处理方面RISC明显优于CISC，RISC可同时执行多条指令，它可将一条指令分割成若干个进程或线程，交由多个处理器同时执行。由于RISC执行的是精简指令集，所以它的制造工艺简单且成本低廉。

从软件角度来看，CISC运行的则是我们所熟识的DOS、Windows操作系统。而且它拥有大量的应用程序。因为全世界有65%以上的软件厂商都理为基于CISC 体系结构的PC及其兼容机服务的，象赫赫有名的Microsoft就是其中的一家。而RISC在此方面却显得有些势单力薄。虽然在RISC上也可运行DOS、Windows，但是需要一个翻译过程，所以运行速度要慢许多。

3.描述RISC的5条指令在内存中的存放位置

分别为000h、001h、004h、007h、00Ah

4.描述一条指令有几个CPU周期，每个CPU周期都干了什么

IN指令为单个微周期执行完成，STA、OUT、JMP三条指令为四个微周期执行完成，ADD指令需要六个微周期执行完成。

以ADD指令为例，W0时ROM→BL、PC+1，W3时ROM→BH、PC+1，W2时BX→BUS、BUS→AR，W1时，RAM→BUS、BUS→BL，1W0时R0→BUS、BUS→AL，1W1时A+B→BUS、BUS→R0

五．实验心得疑问建议

通过本次试验，不仅理解了RISC指令系统的定义和其指令周期流程图，还掌握了RISC 处理器的一般设计原则和指令系统特征，同时也对RISC和CISC体系结构的特点、区别以及硬布线控制器的工作原理有了一定了解。