2022年计算机组成原理实验最新完整版.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 河南农业高校运算机组成原理试验报告题 目 简洁机模型试验学 院 信息与治理科学学院专业班级 运算机科学与技术 2022 级 1 班同学姓名 张子坡（ 1010101029）指导老师 郭玉峰撰写日期： 二 一二年六月五日1 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、试验目的 ：1. 在把握各部件的功能基础上,组成一个简洁的运算机系统模型机；2明白微程序掌握器是如何掌握模型机运行的,把握整机动 态工作过程；3 定义五条机器指令,编写相应微程序并详细上机调试；二、试验要求 ：1. 复习运算机组成的基本原理；2. 预习本试验的相关学问和内容 三、试验设备：EL-JY-II 型运算机组成原理试验系统一套,排线如干；四、模型机结构及工作原理：模型机结构框图见试验书 56 页图 6-1. 输出设备由底板上上的四个LED数码管及其译码、驱动电路构成,当 D-G和 W/R均为低电平常将数据结构的数据送入数据管显示注：本系统的数据总线为16 位,指令、地址和程序计数器均为 8 位；当数据总线上的数据打入指令寄存器、地址寄 存器和程序寄存器时,只有低 8 位有效；在本试验我们学习读、写机器指令和运行机器指令的完整过程；在机器指令的执行过程中,CPU从内存中取出一条机器指令到执行终止为一个指令周期,指令由微指令组成的序列来完成,一条 机器指令对应一段微程序；另外,读、写机器指令分别由相应的微 程序段来完成；2 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 为了向 RAM中装入程序和数据,检查写入是否正确,并能启动程序执行,必需设计三个掌握操作微程序；储备器读操作（ MRD）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后,指令译码器输入 CA1、CA2为“ 00” 时,按“ 单步” 键,可对 RAM连续读操作；储备器写操作（ MWE）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后,指令译码器输入 CA1、CA2为“ 10” 时,按“ 单步” 键,可 对 RAM连续写操作；启动程序（ RUN）：拨动开关 CLR对地址、指令寄存器清零后,指令译码器输入 CA1、CA2为“ 11” 时,按“ 单步” 键,即可转入第 01 号“ 取指” 微指令,启动程序运行；注： CA1、CA2由掌握总线的E4、E5 给出；键盘操作方式有监控程序直接对 E4、E5 赋值,无需接线；开关方式时可将 E4、E5 接至掌握开关CA1、CA2,由开关掌握；五、试验内容、分析及参考代码：生成的下一条微地址指 令 寄 存 器P1 指SA4 UA5 UA0 P4 CA1 置SA3 CA2 令1I 7 SA2 端I 0 译SA1 MS5 微地址形成电路SA0 码MS0 微地址3 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - SA41SA 3 I 7 P 1SA 2 I 6 P 1SA 1 I 5 P 1 I 3 P 2 CA 2 P 4SA 0 I 4 P 1 I 2 P 2 CA 1 P 4进行 P1测试时, P1为 0,其他都为 1；进行 P4测试时, P4为 0,其他都为 1；当 SA4-SA0为 0 时,对应的 UA4-UA0被置 1,否就 UA保持 MS原值不变；1. 依据上面的规律表达式,分析56 页图 6-2 的 P1 测试和 P4 测试两条微指令的微地址转移方向；P1测试时 SA4=1、SA3=1、SA2=1、SA1=0、SA0=1,说明 SA1对应位置 1 生成的下一条微地址001010,进入 12 号单元, 12 号单元的 F3字段为 101 不是任何测试,所以就进入 07 号单元,把 01H送入 BX,07 号单元的 F3 字段为 111无操作,回到 01 号单元的取指阶 段；同理,可得 ADD指令的地址转移方向；P4 测试时,它以 CA1、CA2作为测试条件,显现读写机器指 令、直接运行机器指令三路分支,占用三个固定的地址元； P4 测 SA4=1,试是对内存读、写或者直接运行程序,此时可得到 SA3=SA2=1,当 CA1、CA2为“ 00” 时 SA1=SA0=1,全 1 就原样输出 既 010000,进入 20 号单元； 20 单元的 F3 字段为 101,LPC不是任何 测试, 所以, 下址字段为 010010,既进入 22 号单元； 22 单元的 F3字段为 111 无操作,下址字段为010111,进入 27 号单元,而 27 单元的 F3 字段为 111,无操作下址字段为 010000,所以又回到 20 号单元,开头循环；同理,当CA1、CA2为“ 10” 时可得到 SA1=0,SA0=1,就把 SA0对应位置 1,既 010001 进入微地址 21,依据“ 010001” 、“010100” 、“011000” 方式循环；当 CA1、CA2为“ 11” 时可得到 SA1=SA0=0对应置 1,生成下一条微地址为 0100114 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 既 23 号单元, 23 单元的 F3 字段为 111 无操作生成的下址字段为000001,进入到取指阶段01 号单元开头程序运行；2. 分析试验六中的五条机器指令的执行过程 引用以下代码及机器指令再分析0000 0000 0000 0000 IN AX,KIN 数据输入电路 ->A0000 0001 0010 0001 MOV BX,01H 0001H->BX 0000 0010 0000 0001 0000 0011 0001 0000 ADD AX,BX AX+BX->AX 0000 0100 0001 0000 OUTDISP AX AX->输出显示电路0000 0101 0100 0000 JMP 00H 00H->PC 0000 0110 0000 0000 表 6-1 机器指令表：地址（十六进制）机器指令（十六进制）00 0000 01 0021 02 0001 03 0010 04 0030 05 0040 06 0000 关于上面五条机器指令的执行过程；第一,进入取指阶段,PC中机器指令的地址送AR,然后 PC值加 1,RAM中的数上数据总线,指令寄存器的门打开接收数据,操作码进行 P1测试经译码后,对于IN AX,KIN 取机器指令的高四位对SA4、SA3、SA2、SA1、SA0,判定5 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 后得到下址字段,既进入10 号单元完成把输入的数据给AX；然后,又回到“ 取指” 阶段,“ 译码” 进行P1测试取 MOV BX,01H的高四位对 SA4、SA3、SA2、SA1、SA0,判定后进入 12 号单元,执行 当前 PC中的值送 AR,PC值加 1,进入 07 号单元执行 RAM中的数 01H上数据总线,寄存器BX接收数据；回到公用微指令“ 取指” ,“ 译码” 阶段,进行 P1测试再取 ADD AX,BX取出它的高四位对 SA4、SA3、SA2、SA1、SA0判定进入 11 号单元寄存器 AX的内容送数据总线 LT1 接收数据,进入 03 单元 BX的内容上数据总线 LT2 接收进入06 号单元 LT1 与 LT2数据之和送给 AX,最终回到取指阶段连续执行译码后取 OUT DISP,AX ,P1 测试后进入 13 号单元把寄存器 AX的内容输出显示,然后回到取指阶段；最终执行JMP指令经 P1测试进入14 号单元,当前 PC值送 AR,然后加 1,进入 15 号单元 RAM中的数据上数据总线,把跳转地址送给PC,最终转向取指阶段；3. 修改 MOV指令,使送入 BX中的值为 02H；把 02H送给 BX,达到修改 01H,MOV BX,01H为双字长其次个字为操作数 01H；把操作数改成0000 0010 即可；4. 设计一条机器指令, IN BX , KIN 数据输入电路 ->BX,微程序入口地址为 16；将原程序中的 和结果 ；MOV指令替换,再运行,写出执行过程机器指令助记符说明 0110 0001 IN BX,KIN 机器指令执行,在取指阶段数据输入电路 ->BX 01 号单元 PC送 AR,PC值加 1,进入 02 单元 RAM数据上数据总线指令寄存器门打开接收数据,P1测试译码后,进入 16 号单元把数据送入到 01 号单元的取指阶段；BX,回到取指阶段译码；回5. 设计一条机器指令 ,SUB AX,BX AX-BX->AX , 微程序入口地址为 17；将原程序中的 ADD指令替换,再运行,写出执行过程和结果；6 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机器指令助记符说明0111 0000 SUB AX,BX AX-BX->AX 机器指令执行,在取指阶段01 号单元 PC送 AR,PC值加 1,进入 02单元 RAM数据上数据总线指令寄存器门打开接收数据,P1测试译码后,执行 SUB AX,BX过程中,第一经过取指阶段P1测试译码微指令进入到 17 号单元,寄存器 AX中的数上数据总线,然后暂存器 LT1接收,接着进入 04 号单元 BX中的数上数据总线暂存器 LT2 接收,进入 05 号单元时执行 LT1-LT2->AX, 最终转到取指阶段；表 6-2 机器指令表：地址（十六进制）机器指令（十六进制）00 0000 01 0061 02 0001 03 0070 04 0030 05 0040 06 0000 表 6-3 微代码与微地址显示灯的对应关系：微地址（八进制）微地址（二进制）微代码（十六进制）04 000100 0029C5H 05 000101 6003C1H 16 001110 018FC1H 17 001111 0041C4H 注：表 6-2 、6-3 可用于分析小试验 4,5 题7 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 六、试验问题错误分析试验中老是显现数据结果不对,与同学一起探讨才知道是有一条排 线连错了,仍有就是有马虎造成的错误,做这类试验时肯定要细 心；七、心得体会通过这次做试验我发觉肯定第一要认真听老是的课,老师第一遍带 领同学们分析试验室很重要的！肯定不能错过！再者,假如试验中 遇到不明白的问题肯定要准时与老师沟通或者与同学们一起探讨,肯定要懂得不懂就问！8 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页
