计算机组成原理课程设计江苏大学

计算机组成原理课程设

计江苏大学

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江苏大学计算机组成原理课程设计报告

专业名称：网络工程

班级学号：31

学生姓名：张杰

指导教师：胡广亮

设计时间：2013年6月24日—2013年7月2日

第一天：熟悉微程序的设计和调试方法

一、设计目标

1、掌握微程序的设计方法

2、熟悉利用调试软件运行、调试微程序的方法

二、操作提示

1、连接实验设备

注意：请在断电状态下连接调试电缆。

2、下载FPGA配置数据

从课程网站下载等文件，使用Quartus II Programmer 软件将下载到

FPGA。

3、输入微程序

利用调试软件将微程序写入控存，微程序如下。

取指令微程序

取源操作数为立即数的微程序

取目的操作数为寄存器寻址的微程序

MOV指令的微程序（目的数寄存器寻址）

4、输入调机程序

今天的将调机程序就是一条指令：“ MOV #0001H, R1”。首先将指令翻译成机器码，根

据指令的编码规则，该指令的编码是：0761 0001。然后利用调试软件将指令码写入主存，

地址从主存的0030H开始。

5、调试微程序。

利用调试软件“Step”按钮控制微指令单步执行，执行结果如图所示

例 MOV指令的单步运行跟踪数据

6、分析微程序的执行结果，一般方法如下：

首先分析微程序执行流程是否正确，根据前面指令微流程的设计，理论上该指令微程序

的执行顺序应该是001→002→003→004→00B→00F→016→006→018→007→031→02D→

02E→000，通过调试软件的执行结果图可以看出，该指令微程序的微指令次序是正确的。

如果执行的微指令次序不正确，那就要分析原因，检查BM和NC设置是否正确、检查uAR

的各个输入信号的值是否正确，如IR、NA等。

然后分析指令的运行结果。理论上本条测试指令执行完后，R1的值应该是0001。通过

调试软件的执行结果图可以看出，指令执行结果是正确的。如果结果不对，就需要进一

步分析每一条微指令。分析的方法是针对微指令的每一条微命令，查看相应微操作前后相关

模块的数据变化是否与指令微流程一致。下面举个例子说明如何分析每条微指令的。

图的微地址为000B（uAR＝000B）的控存单元所对应的内容为2008000F，即微指

令为2008000F，所代表的微操作是：PCoe，ARce，即PC的内容送IB、IB的内容送AR，

理论上的正确结果应该是IB=0031， AR=0031；通过图的000B单元微指令的执行结果可

以看出，IB 的数据由上一条微指令的结果0000→0031, AR 的数据由上一条微指令的结果

0030→0031，说明本条微指令执行结果是正确。

从上面的分析可以看出，要想检查运行结果是否正确，关键是要清楚理论上正确的结果

是什么。这就要求实验者对指令的微程序流程非常清楚，从而达到了理解计算机内部信息流

动过程、掌握计算机工作原理的目的。所以实验者应重视实验数据的分析工作，否则就失去

了实验的意义。

1、测试内容：立即数寻址、寄存器寻址

测试指令（或程序）：MOV #0001H, R1

机器码：

运行结果：

第二天取操作数微程序的设计和调试

一、设计目标

设计并调试取操作数的微程序。

二、取操作数微流程

取目的操作数流程：

三、测试程序、数据及运行结果

格式如下：

1、测试内容：间接寻址、寄存器寻址

测试指令（或程序）：MOF （0048）R1

机器码：

运行结果：

四、设计中遇到的问题及解决办法

在设计过程中开始对调试程序的运行不熟悉，不是很了解了此程序的运行。在操作过程中，粗心导致了输入机器码的错误，或者是所在位置错误，重新输入解决了此问题。我详细地了解了它的整个过程和对于每一步的分析和验证，对微程序设计有了更深入的了解。

第三天双操作数指令的微程序设计与调试

一、设计目标

设计并调试运算指令的微程序。

二、双操作数指令微程序入口地址

三、双操作数指令执行微程序

四、测试程序、数据及运行结果

1、测试内容：立即寻址，直接寻址，间接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址

测试程序：MOV（0048H） R1

TEST 0048H R1

AND #0078H （R0）

ADD R1 R0

机器码：

运行结果：

五、设计中遇到的问题及解决办法

调试双操作数指令执行微程序，先要写出双操作数指令执行微程序的微地址，微命令，然后写微程序，最后上机调试，判断是否正确，检查微程序运行结果是否正确是一项稍繁琐的事情，需要检查每步的寄存器、标志位、总线上的地址和数据。但经过几天的熟悉，我们已慢慢熟悉掌握。

第四天单操作数运算和移位指令的微程序设计与调试

一、设计目标

完成单操作数运算指令INC、DEC、NOT和7条移位指令微程序的设计。

二、单操作数运算和移位指令微程序入口地址

三、单操作数运算和移位指令微程序的设计

四、测试程序、数据及运行结果

1.测试内容：间接寻址

测试程序：SHL （0010）H

机器码：

运行结果：

微指令的执行次序为：001—>002—>003—>006—01B—>01F—>022—>023—>024—>025—>026—>007—>62—>02F，参照取指令、取操作数和SHL指令执行微流程分析，所执行的微指令的次序是正确的。

2.测试内容：相对寻址

测试程序： DEC (0001)

机器码：

运行结果及分析：

第五天子程序调用、堆栈和转移指令微程序设计与调试

一、设计目标

完成CALL、RET、PUSH、POP和9条转移指令的微程序的设计。

二、PUSH、POP、CALL、RET指令微程序的设计