计算机组成原理实验报告

M0C 00 C0 20 80 ;RAM→PC
M0D 60 04 00 48 ;299右移
M12 60 00 02 80 ;299→R0
M20 00 00 02 81 ;SW→R0
M21 A0 0C 00 C0 ; R0→299
M22 20 00 60 20 ;PC→AR,PC+1
M24 20 00 60 10 ;PC→AR,PC+1 M26 20 00 60 50 ;PC→AR,PC+1 M28 20 00 40 30 ;PC→AR M2A A0 0C 00 B0 ;R0→299 实现功能如下计算公式： Y=（X*2-06）/2 程序实现的操作为 仿真软件操作: 1 打开文件，装载程序。（例如输入11） 2 执行微单步，跟踪程序运行 3 输出运行结果（LED上的输出结果为8） 五．设计总结 这次课程设计实现了一个比较复杂模型机的实现，实现了IN ,SUB,STA,OUT,JMP，RCL，RR七条指令。在学习模型机的过程中,我加深 对于计算机组成的理解,对于指令的运行和微指令的寻址有了充分的认 识,培养了
现特定指令的功能。这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器 来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令
周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程
序。
本实验采用七条机器指令：IN（输入），STA（存数），
OUT（输出），JMP（无条件转移），RLC(带进位左移)，RR（右
单的指令系统的指令，并在机器中实现。使抽象的原理形象化。
2、 采用设备 Dais-CMH+/CMH计算机组成原理教学实验系统一台，实验用扁平 线、导线若干，串口线一根。带有方真软件的计算机一台。
3、 设计原理
部件实验过程中，各部件单元的控制信号是以人为模拟产生为主，
而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元的控制信号，实
;IN R0,SW
;数据开关
→R0
P01 10
;RLC R0
;R0带进位
左移
P02 20 0E
;SUB R0,0EH
;R0-
(0EH)→R0
p04 A0
;RR R0
;RO右移
P05 40 0F
;STA 0FH,R0
;R0→(0FH)
P07 60 0F
;OUT 0FH,LED
;(0FH)→输
出单元
P09 80 00
图7-10-1 基本模型机数据通路框图 按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代
码化，译成二进制代码表，并将二进制代码表转换成十六进制格式文 件。
32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 C B A AR LDR2 LDR1 A9 A8 CE LOAD CN M S0 S1 S2 S3 P2 LDAR
;(0FH)→输
出单元
P09 80 00
;JMP 00H
;无条件转
移
============================================================
其中IN为单字节(8位)，其余为双字节指令，XXXXXXXX为addr对
应的二进制地址码。 根据以上要求设计数据通路框图，如图7-10-1所示。系统涉及到的
移），SUB（减法）其指令格式如下（前三位为操作
码）：=======================================================
机器指令码 助记符
说 明
----------------------------------------------------
P07 60 0F
;OUT 0FH,LED
输出单元
说 明 ;数据开 ;R0带进
;R0;RO右移
;(0FH)→
P09 80 00
;JMP 00H
;无条件
转移
将微代码流程图代码化，本实验给出的微程序二进制代码转化成十
六进制格式文件。机器指令及微程序按照规定格式编写成十六进制格式
文件，具体内容如下： P00 00
本系统有两种外部I/O设备，一种是二进制代码开关，它作为输入 设备(INPUT DEVICE)；另一种是LED块，它作为输出设备(OUTPUT DEVICE)。例如：输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到外部 数据总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。输出时，将输出 数据送到外部数据总线上，当LDED有效时，将数据打入输出锁存器， 驱动LED显示。
中国计量学院
计算机组成原理课程实践（报告）
题目： 复杂模型机的设计与实现
二 级 学院 信息工程系
专 业 计算机科学与技术
班 级 计算机061
姓 名 孙宝聪
学
号 0630332132
指 导 教师 徐展翼
2009
年 1 月 04 日
1、 设计目的 为了更好的掌握计算机的的组成原理和结构，通过实际编写一个简
图7-10-2 基本模型机微程序流程图
本实验设计机器指令程序如下： 内容（二进制） 助记符
P00 00
;IN R0,SW
关→R0
P01 10
;RLC R0
位左移
P02 20 0E
;SUB R0,0EH
(0EH)→R0
p04 A0
;RR R0
P05 40 0F
;STA 0FH,R0
;R0→(0FH)
微程序流程见图8-7-3，当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试 字段为P(1)测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指 令，因此P(1)的测试结果出现多路分支。本机用指令寄存器的前3位 (IR7~IR5)作为测试条件，出现8路分支，占用8个固定微地址单元。
当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表7-10-1即为 将图7-10-2的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码 表”。
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
LDPC LDIR LDDR2 LDDR1 LDR0 WE UA0 UA1 UA2 UA3 UA4 UA5 P1 SWB
C
B
A
选择
0
0
0
0
0
1
PC-Bus
0
1
0
ALU-Bus
0
1
1
299-Bus
1
0
0
R0-Bus
1
0
1
R1-Bus
1
1
0
;JMP 00H
;无条件转
移
;------------以下为数据空间------------
P0E 06
M00 00 00 00 80 ;空操作
M01 20 00 60 40 ;PC→AR,PC+1
M02 00 80 10 06 ;RAM→IR
M03 60 18 00 48 ;299带进位左移
M04 00 80 40 A0 ;RAM→AR
R2-Bus
1
1
1
保留位
16 1 选择 测试字
P2 P1 00 0 1 P(1) 识别操作码 1 0 P(2) 判别寻址方
式
1 1 P(3) 条件测试
11
保留位
模型机程序文件(.ABS)格式 指令部分: P操作号 操作码 操作数 ;注释
微指令序列部分: M微地址号 标志位(32) 4、 设计实现
;注释
M05 00 80 08 60 ;RAM→DR2
M06 A0 00 04 E0 ;R0→DR1
M07 50 06 02 80 ;DR1-DR2→R0
M08 00 80 40 90 ;RAM→AR
M09 A0 80 01 80 ;R0→RAM
M0A 00 80 40 D0 ;RAM→AR
M0B 03 80 00 80 ;RAM→LED
-------------
P00 00
;IN R0,SW
;数据开关
→R0
P01 10
;RLC R0
;R0带进
位左移
P02 20 0E
;SUB R0,0EH
;R0-
(0EH)→R0
p04 A0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
;RR R0
;RO右
移
P05 40 0F
;STA 0FH,R0
;R0→(0FH)
P07 60 0F
;OUT 0FH,LED
下面介绍指令寄存器(IR)：指令寄存器用来保存当前正在执行的一 条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到BUS总线上，然后再传 送至指令寄存器。指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数构成， 为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试P(1)，通过节拍脉冲 T4的控制以便识别所要求的操作。“ 指令寄存器”根据指令中的操作码 译码强置微控器单元的微地址，使下一条微指令指向相应的微程序首地 址。