计算机组成原理课程设计(原版).doc

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1、计算机组成与体系结构课程设计实验报告专业：软件工程小组成员：E 贾鹏飞 E 周云浩指导老师：刘峰完成日期：2014年12月目录：1.引言2.数据格式以及命令格式3.实验设备4.实验步骤5.测试源程序6.复杂模型及微程序流程图7.程序设计心得8.参考文献1.引言一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两个部分组成的，二者是一个有机的整体，必须协同工作才能发挥计算机的左右。硬件是计算机的物理实体，由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成，一般又将运算器和控制器合称中央处理器（CPU）。软件是支持计算机硬件体系工作的程序的统称，它分为系统软件和应用软件两大类。计算机系统的工作是由软

2、件和硬件共同来完成的，有些功能既可以由硬件来完成也可以由软件来完成。2.数据格式以及命令格式1）数据格式模型机规定数据采用定点整数补码表示，字长8位，其格式如下:7符号尾数其中，第7位为符号位，数值表示范围是-27 X27-1。2）指令格式模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。（1） 算术逻辑指令。设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：76543210OP-CODERSRD其中，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器，并规定：RS或RD选定的寄存器000110R0R1R2九条算术逻辑指令

3、的助记符、功能和具体格式：（2） 访问指令及转移指令。模型机设计两条访问指令，即存数(STA)、取数（LDA），两条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移（BZC），指令格式如下：7654321000MOP-CODERDD其中，OP-CODE为操作码，rd为目的寄存器地址（LDA、STA指令使用）。D为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：寻址模式M有效地址B说明00011011E=DE=(D)E=(RI)+DE=(PC)+D直接寻址间接寻址RI变址寻址相对寻址本模型机规定变址寻址寄存器RI指定为寄存器R2。（3） I/O指令。输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节

4、指令，其格式如下：76543210OP-CODEaddrRD其中，addr=01时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。（4） 停机指令。停机指令格式如下：76543210OP-CODE0000HALT指令，用于实现停机操作。3）指令系统本模型机共有16条基本指令，其中算术指令七条，移位指令两条，访问内存指令和程序控制指令四条，输入/输出指令两条，其他指令一条。3.实验设备（1）TDN-CM+或TDN-CM+教学实验系统一台（2）PC机一台4.实验步骤（1）按图连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。

5、（2）写微程序。与PC联机，将实验微程序装入实验装置中或脱机时手动将本实验微程序写入实验装置中，手动写入的具体方法如下：编程将编程开关置为“PROM”（编程）状态。将实验板上“STATE UNIT”中的“STRP”置为“STEP”标志，“STOP”置为“RUN”状态。用二进制模拟开关置微地址MA5MA0在MK24MK1开关上置微代码，24为开关对应24为显示灯，开关量为“0”时等亮，开关量为“1”时灯灭。启动时序电路（按动自动按钮“START”），即将微指令写入到E2PROM 2816的相应地址对应的单元中。重复编程第三至第五步，将本实验给出的十六进制格式文件转换的二进制代码写入2816。校验

6、：将编程开关置为“READ（校验）”状态。将实验板的“STRP”开关置为“STEP”状态。“STOP”开关置为“RUN”状态。用二进制开关置好微地址UA5UA0。按动“START”键，启动时序电路，读出微代码。观察显示灯MD24MD1的状态（灯亮为“0”，灯灭为“1”），检查读出的微代码是否与写入的相同。如果不同，则将开关置于“PROM”编程状态，重新执行即可。（3）写程序。方法一：手动写入。使用控制台KWE和KRD微程序进行机器指令程序的装入和检查。使编程开关处于“RUN”状态，“STEP”为“STEP”状态，“STOP”为“RUN”状态。拨动总清开关CLR（1-0-1），微地址寄存器清零，

7、程序计数器清零，然后控制台SWB、SWA开关置为“01”，按动一次启动开关START，微地址显示灯显示为要写入的机器指令，按动两次START后，即完成该条指令的写入。若仔细阅读KWE所以，每次按动START，只有在微地址灯显示“01100”时，才设置内容，直到所有机器指令写完。写完程序后须进行校验。拨动总清开关CLR（0-1-0）后，微地址清零。程序计数器清零，然后使控制台开关SWB、SWA为“00”，按动启动开关START,微地址灯将显示“”，再按START，微地址灯显示为“”，第三次按START，微地址灯显示为“”，再按START后，此时输出单元的数码管显示为该首地址中的内容。不断按动ST

8、ART，以后每个循环PC会自动加1，可检查后续单元内容。每次在微地址灯显示为“”时，系统将当前地址中的机器指令写入到输出设备中显示。方法二：联机读/写程序。选择联机软件的【转储】-【装载】功能菜单将该实验对应的文件载入实验系统即可。（4）运行程序。方法一：本机运行。单步运行程序：使编程开关处于“RUN”状态，“STRP”为“STEP”状态，“STOP”为“RUN”状态。拨动总清开关处于CLR（0-1-0），微地址清零，程序计数器清零，程序首地址为00H。单步运行一条微指令，每按动一次START，即单步运行一条微指令。对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致。连续运行程序：使“START

9、 UNIT”中的“STEP”开关置为“ECEX”状态。“STOP”开关置为“RUN”稍后将STOP拨至“STOP”时，系统停机。方法二：联机运行。联机运行程序时，进入软件界面，装载机器指令及微指令后，选择【运行】-【通路图】-【复杂模型机】功能菜单打开相应动态数据通路图，按相应功能键即可联机运行。总清开关CLR清零（0-1-0）后，使程序首地址及微程序地址为00H，程序可从头开始运行。5.测试源程序（1）全指令应用$P0070$P0144$P0281$P03B0$P0491$P0500$P0630$P0714$P0831$P09A1$P0AC1$P0BD5$P0CE5$P0DF5$P0E86$

10、P0F38$P1001$P1170$P1258$P132C$P1401$P1560$P7060$P3021$P3132$P3200$M$M0101ED82$M0200C050$M0300A004$M0400E0A0$M0500E006$M0600A007$M0700E0A0$M0801ED8A$M0901ED8C$M0A00A03B$M0B$M0C00203C$M0D00A00E$M0E01B60F$M0F95EA25$M1001ED83$M1101ED85$M1201ED8D$M1301EDA6$M$M$M$M173D9A01$M$M1901A22A$M1A01B22C$M1B01A232$

11、M1C01A233$M1D01A236$M1E$M1F$M$M$M2205DB81$ME4$M$M2595AAA0$M2600A027$M2701BC28$M2895EA29$M2995AAA0$M2A01B42B$M2B959B41$M2C01A42D$M2D65AB6E$M2E0D9A01$M2F01AA30$M300D8171$M31959B41$M32019A01$M3301B435$M3405DB81$M35B99B41$M360D9A01$M$M$MA$M3A$M3B070A08$M3C068A09（2）修改AND、CLR$P0071$P0133$P0259$P0372$P0411

12、$P05C6$P065A$M$M0101ED82$M0200C050$M1701EDBD$M1C01A233$M3301B435$M35699B41$M3D（3）修改ADC(1)$P0090$P01F0$P02F1$PF080$PF110$M$M0101ED82$M0200C050$M1901EDAA$M2A00E02B$M2B00A02F$M2F01EDB0$M3000E031$M3100B03D$M3D968A01（4）修改ADC(2)$P0090$P01F0$P02F1$P03F2$PF080$PF110$PF200$M$M0101ED82$M0200C050$M1901EDAA$M2A

13、00E02B$M2B00A02F$M2F01EDB0$M3000E031$M3100B03D$M3D01EDBE$M3E00E03F$M3F968A01(5)自制（读取内存输出）$P0090$P01F0$P0260$PF030$M$M0101ED82$M0200C050$M$M1901EDAA$M2A00E02B$M2B00A02F$M2F070A06.复杂模型及微程序流程图7.程序设计心得通过这一次的课程设计，我们收获很大，我们了解了一个比较成熟的模型机的实现，并在参与其中，体会其中的种种困难，了解到了难点的地方，这对于我们学习这门课程有着很大的帮助，同时对于之前的几次试验我们操作机器录入的

14、理解也更加的深刻了，在设计过程中，我们从开始的粗略的一个概念，到中间的疑惑与焦虑，到解决了问题的快乐。这对于我们以后工作也有着很大的好处，培养了我们遇到问题，分析问题，解决问题各个方面上的能力。平时我们做作业也都是在做书本上面给我们的题目，而这一次则是由我们自己设计出的，这对我们的创新意识也是一种很大大培养。我相信有了这种实验的经历，我们以后再就业的过程当中也会多一份自信。 我们希望学校以后可以多为我们提供这样的机会，这样我们就可以在实践中得到平时课堂上面所缺失的一些能力，同时希望学校可以在别的学科也可以小组成员里这样给我们提供如此之好的条件来进行教学。这样可以使我们的综合素质的到很好的提升。8.参考文献1 杨小龙计算机组成原理与系统结构试验课程