计算机组成原理实验第五讲

用微单步运行微指令程序，对照微程序流 程图，观察实验设备平台上的相关寄存器 当前状态及微地址指示灯是否和其流程图 中表示的一致。检查、运行、记录并对照 调试运行后的结果是否和预测值一致。
注意：
在运行程序时不可同时打开多个主界面 窗口。
设计举例：IN R0 指令的微指令编码表
→
Dais-CMH+
9.将R0中压缩BCD码转换为ASCII码，结果在R1， R0。 MOV R1，R0 AND R0，0FH ADD R0，30H AND R1，0F0H ROR R1 ROR R1 ROR R1 ROR R1 ADD R1，30H HLT
10.将R0中的压缩BCD码转换成十六进 制数，结果在R0中。

完成实验报告（写出调试小结：在实验 中遇到的问题、解决的方法及相关的讨 论等）。
DR2源自文库
ALU
299 程序计 数器PC
微地址
DR1 数据 总线 指令寄 存器IR
控存
R0
R1
R2
锁存 输出
实 验 设 备 位 置 图
SW
地址 总线 内存
综合设计
自定义指令系统的设计与实现
实验目的
综合运用所学计算机原理知识，设计微 程序实现题目规定的指令（条件转移为相对 转移指令）。 实验内容 设计并完成下列十个题目之一给定指令的微程： 1. MOV R0,IMM MOV R1,[10H] ADD R0,R1 JCZ L1 MOV [11H],R0 L1: HLT
机器指令格式（前3位为操作码） IN R0，SW 001 ADD MOV OUT JMP
地址（H） 00
R0，[addr] [addr]，R0 LED，[addr] 00
机器指令码 20
010 011 100 101
机器指令 IN R0，SW
addr addr addr 00
说 明
数据开关内容R0
MOV AND AND XCHD ROL ADD ROL ROL ADD R1，R0； R0，0F； R1，F0； ；半字交换 R1 ； R0，R1； R1 ； R1 ； R0，R1；
寻址方式




寄存器寻址：操作数包含在指令指出的寄存器 中。 直接寻址：操作数的地址包含在指令中。 间接寻址：操作数的地址的地址包含在指令中 相对寻址：指令中的地址是以PC为基址的相对 量。 变址寻址：指令中的地址是以变址寄存器为基 址的偏移量。 立即寻址：操作数包含在指令中。
A字段
B字段
判什么及如何写下地址
P(1)测试操作码的高4位 实际有效地址为E=基地址+操作码的高4位 （基地址的低4位为0）。 例:UA5～UA0为20,操作码为84 (10000100) E=20+8=28 P(2)测试操作码的3、2位 实际有效地址为E=基地址+操作码的3、2位 （基地址的低2位为0）。 例:UA5～UA0为1C,操作码为84 (10000100) E=1C+1=1D
5. 从开关输入2个数求和，结果在缓冲输 出显示，和大于255在R2中计作 “0FFH”，否则计作“0”。 IN R0 IN R1 ADD R0，R1 JCZ L7 MOV R2，0FFH JMP L8 L7: MOV R2，0 L8: OUT R0 HLT
6.测试10H单元中的数据，如果为负数，将FF 写入R0中；如果为正数，将00写入R0中。 MOV R0，[10H] TEST R0，10000000B JZ L2 CLR R0 JMP L3 L2: MOV R0，0FFH L3: HLT
预习要求

根据所选题目画出所有指令的微程序流 程图。


将设计好的微指令用铅笔填入表2-7-1。
将你选做的机器指令程序和你自己设计 的微程序做成电子版带到实验室，请在 每条指令的后面加注释。
实验要求

上机调试微程序，使其能达到在 “程序 单步”状态正确运行题目规定的程序。 将完成的实验结果填入表2-7-2。
指令格式

格式一 :单字节指令
例：ADD R0，R1 ADD R1，R2
1110 0100 1110 1001
格式二：二字节指令
格式三：二字节指令
注*：由寄存器向存储器传送时,将源寄存器代码写在目的寄存器的位置, 选择总线数据应选择Rd,即CBA=101。
注*：本设备规定 R2为变址寄存器
指令系统
实验说明
指令格式 机器指令地址及其代码格式： PXX XX （PXX表示程序地址）
程序地址 机器代码 微程序地址及微码格式： MXX XX XX XX XX （MXX表示微程序地址）
微程序地址 32位指令代码
机器指令格式
单字节指令 D7-D5为操作码，D1、D0目的寄存 （R0-R2），D3、D2源寄存器（R0-R2）， D4任意。 双字节指令 第一字节： D7-D5为操作码，D1、D0目的寄 存，D3、D2源寄存器， D4任意。 第二字节：操作数。
01
03 05 07
40 XX
60 XX 80 XX A0 00
ADD R0，[addr]
MOV [addr]，R0 OUT LED，[addr] JMP 00
R0+[addr] R0
R0[addr] [addr] LED 00 PC
微指令格式




UA0-UA5为6位后续微地址(注意：其微地址的 排列顺序为前低后高)。 C、B、A 为A字段决定总线上的信息来源。 PX3、PX2、PX1为 B字段，其功能是根据机器 指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相 应的微地址入口。 PX3、PX2、PX1等于001时 为识别操作码测试位。 本实验采用简单模型机（控存06单元的最高字 节为40H）
2.
MOV MOV CLR ADD INC ADD HLT MOV SUB RLC MOV HLT
R0，12H [10H]，R0 R0 R0，@[10H] [10H] R0，@[10H] R0，IMM R0，[11H] R0 @[20H]，R0
3.
4. 求28H为起始地址连续5存储个单元中的 内容的和，结果在R0中（要求5个数的和 不大于255）。 MOV R0，0 MOV R2，20H MOV R1，0FBH L5: ADD R0，[R2]+8：与指导书不同 INC R2 INC R1 JCZ L6 JMP L5 L6: HLT
微程序控制器实验
实验目的
1. 掌握微程序控制器的组成原理。 2. 掌握机器指令与微指令的关系。 3. 学习微程序的编制、装入、调试
基本方法。
实验内容
根据数据通路框图(图2-6-1)、微控 制器原理图(图1-2-12（a）)、微程序流 程图(图2-6-2)、机器指令格式(表2-61)、微指令格式(表2-6-2)，用微指令序 列来实现给定的五条机器指令IN、ADD、 MOV、OUT、JMP。
7.测试20H单元中的数据，如果为负数，将FF 写入R2中；如果为正数，将00写入R2中。 CLR R2 MOV R0，20H MOV [10H]，R0 MOV R0，@[10H] CMP R0，80H JCZ L4 MOV R2，0FF L4: HLT
8.双字节加法：数据自定，和在R2，R1，R0中 MOV R2，0 MOV R0，data1l MOV R1，data1h ADD R0，data2l ADC R1，data2h ADC R2，0 HLT


P(3)测试进位(CY)和结果为零(Z)标志位
两标志皆为'0'时,微指令的下地址为UA5～ UA0,两标志 之一为'1'时,下地址为将UA4 置"1"后的下地址.也就是说测试(P3)微指令 的下地址的UA4必须是0。 UA5 4 3 2 1 0
例: UA5～UA0为0A 0 0 1 0 1 0 满足条件： E=1A 0 1 1 0 1 0 不满足条件：E=0A 0 0 1 0 1 0
微程序流程图
实验连线图
实验步骤


按图2-6-3连接相关的实验电路。 将实验设备设置在“模型机”状态，点击 桌面上 图 标启动 DAIS 系 统软件 ， 并 选定：串口为COM1；波特率为9600；运行 方式为“微运行”；连接硬件实验系统进 入主界面。 在编辑状态下，依次输入机器代码及对应 微指令码，“保存”并“装载”到实验设 备的控存和内存中。