计算机组成原理课程设计报告(指令设计)

计算机科学学院课程设计报告

课程计算机组成原理

题目用户输入数据的阶加

年级2009级

专业计算机科学与技术

学号学生

任课教师

2012 年月日

课程设计

题目

用户输入数据的阶加验

收时间2012年2月28日

验收

地点

指导

教师

小

组

成

员

具体分工备注

无

课

题总体设计思想概述

在TEC-2000教学计算机仿真软件系统的PC机上，用已有基本指令，运用已经掌握的指令格式、指令操作码编码、寻址方式和指令功能等基本内容，以及教学计算机总体组成和各部件的运行原理，完成扩展新的指令，使新指令能够在教学机上运行。

设计出新扩展指令的微程序段，合理安排到已有基本指令的微程序中。

课题设计目的和原理

实验目的：

（1）进一步熟悉教学计算机指令格式、指令编码、寻址方式和指令功能；

（2）进一步熟悉教学计算机的总体组成和各部件的运行原理，理解指令的执行过程；

（3）通过对指令系统的扩展，了解微程序控制器设计和实现的基本过程；

（4）思考和讨论微程序控制器的特点并与组合逻辑控制器进行比较。

实验原理：

指令由微控制命令组成，可以通过微地址找到。通过更改下址可以把微程序串联起来。通过封装组合把一段微程序写成一条扩展的新微指令。

课题设计方案实验方案设计：

（一）根据题目内容，把题目转化成数学公式为：N+(N-1)+(N-2)+ (1)

这个指令要求的指令之外首先把N的值放入r0寄存器中，结果也在r0中。（二）实现N+(N-1)+(N-2)+···+1此计数公式的汇编程序为：

org 2000h

push r8

push r14

mvrd r0,X (X为用户自定义的数)

mvrd r8,X

mvrr r14,r5

h:

dec r8

add r0,r8

jrnz h

pop r8

pop r14

ret

end

（三）把以上程序封装在设置好的扩展指令中，扩展指令为zxd 00111001 46扩展指令的入口地址为38。

（四）根据扩展指令，修改好的新ROM地址单元，如下示：

（五） 生成新的ROM 文件，并保存。 （六） 微址、下址以及功能说明表： 微址 下址 功能说明

38 39 SP-1→SP,AR 将r8寄存器的值入栈 39 40 SR →MEM

40 41 SP-1→SP,AR 将r14寄存器的值入栈 41 42 SR →MEM 42 43 MVRD DR DATA 43 44 给r0赋值 44 45 给r8赋值

45 46 使r8的值减一，以实现控制循环的次数 46 47 将PC 即r5（程序计数器）的值存入r14

47 51 跳转指令 如果r8的值>0则顺序向下执行，否则跳转至51 48 49 跳转指令 如果r8的值>0则顺序向下执行 49 50 ADD DR,SR 加运算，r0+r8→r0

50 45 还原PC 即r5寄存器的值（即把r14的值给r5） 51 52 POP DR 出栈 还原r8寄存器的值

52 53

53 54 POP DR 出栈 还原r14寄存器的值

54 30

课 题 设 计 方 案

课题测试方案测试方案：

（一）、导入准备好的MAPROM、ROM1~ROM7共8个二进制ROM文件后，装入设计的微程序方案。

（二）、导入如下汇编文件：

org 2000h

mvrd r8,8h

mvrd r14,8h

zxd r0,5h

ret

end

（三）、在仿真软件的菜单栏→选项→参数设置中输入扩展指令的文件名地址：zhang.asm

（四）、点击界面左上方的“交叉汇编”，进行交叉汇编得到：07D0:mvrd r8, 8h

07D2:mvrd r14, 8h

07D4:zxd r0, 5h

07D6:ret

（五）、点击Reset加电启动，准备执行导入的程序

（六）、进行单步执行，每次执行一条微指令，观察当前微地址项和各寄存器中值的变化以及标志位、指令等的情况并记录下来；也可点击“连续执行”直接得到结果。

错误及结果分析实验过程中遇到的错误以及解决方案：

跳转指令修改之后，循环执行完成后不能正确执行下一条指令，程序陷入死循环。解决方案：上一条有效的译码指令执行之后就保存PC的值(即先把PC的值保存在r14寄存器中)，在下一条指令执行之前提取PC的值（即把原先保存的值，r14的值再还原给PC）。

实验结果分析：

条件

结果

理论值实测值R0=0005h 000Fh 000Fh

R8=0008h 0008h 0008h

R14=0008h 0008h 0008h 实验结果完全正确，符合预期效果。

课题设计心得

在做实验的时候，首先接触的是这个仿真软件，经过身边同学的演示和讲解，就基本明白了这个仿真平台是如何使用的。

在进行自己的设计的时候，开始十分茫然，不知如后下手，从那下手，通过观察，别的同学做的过程，自己也就渐渐明白该如何做了。在设计自己的实验指令的时候遇到了许许多多的小问题，通过与同学探讨，逐渐就明白了实验设计的所需的真正内容了，因此自己的课程设计就变得很明了，做起来就顺手许多。

通过此次实验，加深了我对各种指令的认识，了解了指令系统的扩展操作，以及微程序控制器设计与实现的基本过程，丰富了我的知识。通过实验，我有加深了对计算机组成原理知识的理解，加强了对这些知识的应用。但是也遇到了很多的问题,在发现问题和解决问题的过程中,我得到了知识的拓展与提高。虽然本次课程设计自己做的东西不算是很复杂，但是这是我努力认真学习后完成的成果，自己收获很多。