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1、计算机组成原理大型实验任务书一、 实验目的：（1）通过微程序的编制、装入、执行，验证微程序控制器控制的工作方法。 观察微程序的运行过程，为进行简单模型计算机实验做准备。（2）通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。掌握计算机微程 序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程。（3）深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微 程序设计的具体知识，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器 指令，以提高学生对计算机机器指令理解，锻炼学生自己动手设计模型 计算机机器指令的能力。二、实验说明：（答辩问题）要进行这项大型实验，必须清楚地懂得：（1） 模型机的功能部件及其连接关系
2、；模型机每个功能部件的功能与具体组成；（2） 模型机支持的指令格式；模型机的微指令格式；（3） 已实现的典型指令的执行实例，即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接；三、实验内容：（1）认真复习并整理脱机方式下微代码装入与执行实验相关内容。（2）认真复习并整理完成简单模型计算机实验相关内容，并用仿真软件 完成该实验。（3）完成新机器指令设计实验（重点）。评分表到课率设计能力实验报告总成绩教师签名:指导教师：李俊松、张芳2011年12月19日一、设计目的:(1)通过微程序的编制、装入、执行，验证微程序控制器控制的工作方法。观察微程序 的运行过程，为进行简单模型计算机实验做准备。(2)通过实验分析简
3、单模型机结构，了解计算机工作原理。掌握计算机微程序控制器的 控制方法，掌握计算机指令执行过程。(3)深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的 具体知识，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令，以提高学生对计 算机机器指令理解，锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。二、实验内容和与之相关的逻辑结构分析图1、认真复习并整理脱机方式下微代码装入与执行实验相关内容。2、认真复习并整理完成简单模型计算机实验相关内容，并用仿真软件完成该实 验。3.程序流程图如下：三、微程序设计指令格式如下字段排列及编码M M M232221M M M201918M M M1
4、71615M 14M 13M12M iiM 10M9M8M7M6 M5 M4 M3 M2 Ml MOBT0(3)OTB (3)FUNC(3)FSS3S2siSOMCi空MA6-MA0(7)指令字段编码表:编码十译码BTOOTBFS=1FS = OFUNCFUNC000PC+ l(t4)001BDAl(t4)ALU-B#JI#M-W#(t3)010BDA2(t4)299 - B#J2#M-R#OilBIR(t3)SRB#J3#I / 0W#(t3)100BDR(t4)DRB#J4#I / O-R#101BSP(t4)SI-B#J5#INTR#110BAR(t3)SPB#CyCn#INT-E#(t
5、3)111BPC#PCB#CyNCn#功能造押倒人.窜H黄系$3 K： KISD-MhH+建裁运范+Cff = H*份=匕11邸百一加F-A-胃感加卜.唧-iJj |F =A +8d俨=九十B坛平式/L+晒IIooio,j | F-Ag ：f匚凡+ 8心IF气K+ g加1邸、印II F 印-;1i臣占扣-w -印江 1|.P=Al8F=齿皿 十B )v .v :1己:AJWA十8加WB印巨II F二s心产：yt,.+ b)jd(jkB;FHA 寸 B).Joa 十比 IDB世力， Fa A 6DA1#(t4)010BUSDA2#(T4)011BUSIR#(T3)100BUSDR#(T4)101
6、BUSSP#(T4)110BUS AR#(T3)111BUSPC#OTB功能段译码表FUNC、FS功能段译码表OTB微码段功能译码结果说明：SR：源寄存器SI：变址寄存器000001ALUBUB#010299BUS#011SRBUS#100DRBUS#101SIBUS#110SPBUS#111PCBUS#FUNC译码结果微码段FS=1FS=O四、微代码设计(1)无错位减000PC+1(T4)001JMW#(T3)010JMR#(T2)011J(3)I / OW#(T3)10()j(4)1/ OR#(T2)101J(5)INTR#(T2)110CyCn#INTE#(T3)111CyNCn#微指令
7、流程BTOOTBFUNCFsS3SO,M,CiNNEXTPC-AR,PC+1-PC110111000100000001000000RAM-IROil000010000000001000001PC-AR,PC+1-PC110111000100000001000010RAM-AR100000010000000001000011RAM-DA1001100000000000001000100DR-DA2010100000000000001000101DA1-DA2-DR100001000001100000000001(2)带进位加微指令流程BTOOTBFUNCFsS3SO,M,CiNNEXTPC-AR
8、,PC+1-PC110111000100000001000110RAM-IRon000010000000001000111PC-AR,PC+1-PC110111000100000001001000RAM-AR100000010000000001001001RAM-DA1001100000000000001001010DR-DA2010100000000000001001011DA1+DA2+Cy-DR100001110110010100000001(3)C条件转移微指令流程BTOOTBFUNCFsS3SO,M,CiNNEXTPC-AR,PC+1-PC1101110001000000010011
9、00RAM-IROil000010000000001001101PC-AR,PC+1-PC110111000100000001001110RAM-AR100000010000000001001111RAM-DA1001100000000000001010000J4(若Cy=l)DAl-PC111000100100000100000001(4)寄存器内容+1微指令流程BTOOTBFUNCFsS3SO,M,CiNNEXTPC-AR,PC+1-PC110111000100000001010001RAM-IROil000010000000001010010PC-AR,PC+1-PC1101110001
10、00000001010011DR-DA1001100000000000001010100DA1 + 1-DR10000111110000000000001（5）存储器内容送通用寄存器微指令流程BTOOTBFUNCFsS3SO,M,CiNNEXTPC-AR,PC+1-PC11011100010000001101010101RAM-IROil0000100000000Oil1010110PC-AR,PC+1-PC11011100010000001101010111RAM-AR10000001000000001001011000RAM-DA100110000000000000011011001DA1
11、-DR10000000000000000000000001主存储器地址机器指令码助记符机器指令功能OOHCOIN,RO, PORTAR 端 口地址 PORTAR=OOHIN-R0（输入）01H0002HC8STA,RO, 40H 直接地址=40HR0-40H （数据传送）03H4004HClIN,RI, PORTAR 端 口地址 PORTAR=OOHIN-R1（输入）05H0006HD9ADDC DRJADDR 端口地址ADDR=35HDAl+DA2-DR,CyCn （带进位加）07H4008HC9STA,R1, 40H 直接地址=40HRl-40H （数据传送）09H40OAHDCJMPC,
12、 0EH 直接地址=0EHDA1-PC （J4 散转）OBHOEOCHDOJMP 04H 直接地址=04H04HPC（转移）ODH04OEHC2IN,R2, PORTAR 端 口地址 PORTAR=OOHINR2（输入）OFH0010HD6SUB DR,ADDR 端口地址ADDR=40HDAIDA2-DR,CyNCn （无借位减）11H4012HCASTA,R2, 40H 直接地址=40HR2-40H （数据传送）13H4014HDCJMPC, OEH 直接地址=04HDA1-PC （J4 散转）15H0416HDOJMP OEH 直接地址=OEHOEH-PC（转移）17HOE五、实验结果S2
13、S2S1DA2= 28DAI二 PEB-DA1B-DA2F移位寄存器299二 00运尊器ALW26B-IRIR=D9DR-BSR 二INT-R中断向量INT= IINT-R寄存器译码散转LOGFZJ2 ：J3.J4,J5 jMA= 13RO-BR1-BRl=26R2-BR2=13B-R2299-BSP（R3）=00R3-BB-R3S2SIAddress 1 寄存器组 R0=14T1 T2 T3 T4 rLTUin0000280000 二二二二二 黑黑RAI 二一前二一 前前当后后B-RO输出OUT 二 90DA1+DA2-BUS299-BNo operationB-DA1B-DA2B-IRB-
14、ARB-PCB-SPSR-BDR-BPC-BSI-BSP-BJIJ2J3J4J5PC+1INT-EMTI-RIO-WIO-RINT-RCyNCninput 芸_ I|rr IInt_r叵1六、实验心得总结通过此次课程设计，我们对这学期计算机组成原理所学有了更深的认识。我 们根据以前实验数据，实现了微程序的编制、装入、执行，并且验证微程序控制 器控制的工作方法。通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。在实验中我们明了了计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令 系统微程序设计，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令，提高本 身对计算机机器指令理解，锻炼了自己动手设计模型计算机机器指令的能力。