1、計算機組成原理課程設計報告(2013/2014第二學期第19周)指導教師：許建龍張芳班級：12計科2班姓名：學號：計算機組成原理大型實驗任務書(計算機12級1、2、3班和實驗班)一、實驗目的：深入了解計算機各種指令的執(zhí)行過程，以及控制器的組成，指令系統(tǒng)微程序設計的具體知識，進一步理解和掌握動態(tài)微程序設計的概念；完成微程序控制的特定功能計算機的指令系統(tǒng)設計和調試。二、實驗說明：要進行這項大型實驗，必須清楚地懂得：(1) TEC-2機的功能部件及其連接關系；(2) TEC-2機每個功能部件的功能與具體組成；(3) TEC-2機支持的指令格式；(4) TEC-2機的微指令格式，AM2910芯片的用法

2、；(5)已實現(xiàn)的典型指令的執(zhí)行實例，即相應的微指令與其執(zhí)行次序的安排與銜接；(6)要實現(xiàn)的新指令的格式與功能。三、實驗內容：選定指令格式、操作碼，設計如下指令：(1)把用絕對地址表示的內存單元A中的內容與內存單元B中的內容相加，結果存于內存單元C中。指令格式：D4XADDR1,ADDR2,ADDR3四字指令(控存入口100H)功能：ADDR3=ADDR1+ADDR2(2)將一通用寄存器內容減去某內存單元內容，結果放在另一寄存器中。指令格式：E0DRSR,ADDR(SR,DR源、目的寄存器各4位)雙字指令(控存入口130H)功能：DR=SR-ADDR(3)轉移指令。判斷兩個通用寄存器內容是否相等

3、，若相等則轉移到指定絕對地址，否則順序執(zhí)行。指令格式：E5DRSR,ADDR雙字指令什存入口140H)功能：ifDR=SRgotoADDRelse順序執(zhí)行。設計：利用指令的CND字段，即IRio8,令IRio8=101,即CC=Z則當DR=SR時Z=1,微程序不跳轉，接著執(zhí)行MEMPC(即ADDR-PCT而當DR!=SR時Z=0,微程序跳轉至A4。四、實驗要求：（1）根據(jù)內容自行設計相關指令微程序；（務必利用非上機時間設計好微程序）（2）設計測試程序、實驗數(shù)據(jù)并上機調試。（3）設計報告內容：包括1、設計目的2、設計內容3、微程序設計（含指令格式、功能、設計及微程序）4、實驗數(shù)據(jù)（測試所設計指令

4、的程序及結果）。（具體要求安最新規(guī)范為準）（4）大型實驗報告必須打印成冊，各班班長收齊大型實驗報告于19周星期五前，交張芳老師辦公室。五、上機時間安排：2014計算機組成原理課程設計安排如下：（第十九周）（地點:10-413和414機房）時間星期9:00-12:001:00-4:0017:3020:30備注星期三6月25日12計算機（1）12計算機（2）12計算機（3）電信實驗班星期四6月26日12計算機（1）12計算機（2）12計算機（3）電信實驗班12計算機（1）12計算機（2）12計算機（3）電信實驗班星期五6月27日12計算機（1）12計算機（2）12計算機（3）電信實驗班12計算機（

5、1）12計算機（2）12計算機（3）電信實驗班備注：1.各班每2人一組，可自由組合彳!要固定，各班班長將各組組號及學生名單于第一次上機時上報指導教師；2.各班學生須嚴格按照規(guī)定的時間上機，不得無故缺席、遲到早退，指導教師會嚴格考勤。指導教師：許建龍、張芳2014年6月18日計算機組成原理課程設計實驗報告一、目的和要求深入了解計算機各種指令的執(zhí)行過程，以及控制器的組成，指令系統(tǒng)微程序設計的具體知識，進一步理解和掌握動態(tài)微程序設計的概念；完成微程序控制的特定功能計算機的指令系統(tǒng)設計和調試。二、實驗環(huán)境PC機與TEC-2機模擬程序三、具體內容（一）把用絕對地址表示的內存單元A中的內容與內存單元B中的

6、內容相加，結果存于內存單元C中。指令格式：D4XADDR1,ADDR2,ADDR3四字指令（控存入口100H）功能：ADDR3=ADDR1+ADDR21 .微程序：（1）PCHAR,PC+PC00000E00A0B55402當前程序計數(shù)器內容送地址寄存器，為讀取第一個操作數(shù)地址做準備；程序計數(shù)器指向下一單元地址B55B00000000000001110I00000000101000001011|01010101010000000010CI3-CI0(B43-B40)為1110,功能為順序執(zhí)行；SCC(B39-B37)為000,CC#=1,不發(fā)生轉移；SST(B34-B32)為000,標志位不發(fā)

7、生改變；MIO#(B31)REQ(B27)WE#(B23)為101,表示不操作；B口地址(B15-B12)為0101,BI8-BI6(B30-B28為010,MI5-MI3(B26-B24)為000,MI2-MI0(B22-B20)為011,SCI(B11-B10為01,SA(B7為0,SB(B3為0,表示5號通用寄存器R5,即PC通過B口實現(xiàn)加1,再通過B口寫回到PC(B+0+CizB);(2)MEMAR00000E0010F00002從主存讀取第一個操作數(shù)地址，為讀取第一個操作數(shù)做準備B55B00000|0000|0000|1110|0000|0000|000100001111000000

8、00|0000|0000|0010MIO#REQWE#為001,表示從主存儲器讀入數(shù)據(jù)(地址)；B口地址為0000,BI8-BI6為001,MI5-MI3為000,MI2-MI0為111,SCI為00,表示AM2901不做運算；(3)MEMfQ00000E0000F00000從主存讀取第一個操作數(shù)B55B0000000000000111010000000000000000111100000000000000000000MIO#REQWE#(B2助001,表示從主存儲器讀入數(shù)據(jù)(地址)；I8-6為000,MI5-3為000,MI2-0為111,表示將主存中讀出的數(shù)據(jù)加上0,再將結果回送到Q寄存器

9、；(4)P8AR,PC+PC00000E00A0B55402當前程序計數(shù)器內容送地址寄存器，為讀取第二個操作數(shù)地址做準備；程序計數(shù)器指向下一單元地址B55B000000000000011100000000010100000101101010101010000000010(5)MEMfAR00000E0010F00002從主存讀取第二個操作數(shù)地址，為讀取第二個操作數(shù)做準備B55B000000000100001110I0000000000010000111100000000000000000010(6)MEM+QfQ00000E0000E00000從主存讀取第一個操作數(shù)B55B0000000001

10、00001110|0000000000000000111000000000000000000000MIO#REQWE媯001,BI8-6為000,MI5-3為000,MI2-0為110,表示將第二個操作數(shù)從主存讀出并且加上Q寄存器的內容，再將結果回送到Q寄存器;PCHAR,PC+PC00000E00A0B55402當前程序計數(shù)器內容送地址寄存器，為讀取計算結果存儲單元地址做準備；程序計數(shù)器指向下一單元地址(8)MEMf AR0000 0E00 10F0 0002B55B000000000000011100000000010100000101101010101010000000010從主存讀取結

11、果存儲單元地址B55B0000000001000011100000000000010000111100000000000000000010(9)QfMEM,CC#=00029030010200010計算結果送結果存儲單元B55B0001010011000000110000000000010000001000000000000000010000MIO#REQWE媯000,BI8-6為001,MI5-3為000,MI2-0為010,表示將Q寄存器里面的內容存到AR存儲的單元地址對應的存儲單元;2 .輸入微碼>E90009000000:00000000:0E000000:A0B50000:54

12、020000:000009050000:0E000000:10F00000:00020000:00000000:0E00090A0000:00F00000:00000000:00000000:0E000000:A0B5090F0000:54020000:00000000:0E000000:10F00000:000209140000:00000000:0E010000:00E00000:00000000:000009190000:0E000000:A0B50000:54020000:00000000:0E00091E0000:10F00000:00020000:00290000:03000923

13、0000:0010;將微程序的16進制代碼輸入到從900H開始的內存單元中3.查看微碼0000:1020>D900090000000E00A0B5540200000E0010F00002090800000E0000F0000000000E00A0B55402091000000E0010F0000200000E0100E00000091800000E00A0B5540200000E0010F00002092000290300;查看單元內容是否正確4.加載微碼>A8000800:MOVR1,9000802:MOVR2,90804:MOVR3,1000806:LDMC0807:RET08

14、08:>G800102000100000000000000000;微碼在內存中的首地址為900H;微程序一共有9條微指令;微碼加載到微控存中的首地址;加載微碼指令;返回;執(zhí)行加載微碼程序5.輸入程序，測試新指令>A8200820: MOV R0,00230822: MOV A00,R00824: MOV A01,R00826: NOP0827: NOP0828: NOP0829: NOP082A: RET082B:>E826將操作數(shù)放到寄存器R0, 這里兩個操作數(shù)都是將 R0 存放的操作數(shù)放到A00 地址單元將 R0 存放的操作數(shù)放到A01 地址單元編輯 0826 開始到 0

15、829 單元內容，將新指令輸入23H0000:D4000000:0A000000:0A010000:0A02>U820查看0820: 2C00 0023MOVR0,00230822: 3400 0A00MOV0A00, R00824: 3400 0A01MOV0A01, R00826: D400DWD4000827: 0A00ADCR0,R00828: 0A01ADCR0,R10829: 0A02ADCR0,R2082A: AC00RET>G820運行08266.運算結果>DA000A0000230023004600000000000000000000;0A00單元和0A01

16、單元內容為操作數(shù)，相加后結果為0046,存在0A02單元，正確（二）將一通用寄存器內容減去某內存單元內容，結果放在另一寄存器中。指令格式：E0DRSR,ADDR（SR,DR源、目的寄存器各4位）雙字指令（控存入口130H）功能：DR=SR-ADDR1 .微程序PCHAR,PC+PC00000E00A0B55402當前程序計數(shù)器內容送地址寄存器，為讀取操作數(shù)地址做準備；程序計數(shù)器指向下一單元地址000000001000011100000000010100000101101010101010000000010（2）MEMAR00000E0010F00002從主存讀取第一個操作數(shù)地址，為讀取操作數(shù)做

17、準備B55B0000000001000011100000000000010000111100000000000000000010(3)SR-ADDRfDR0029030131D00088寄存器SR存放的操<減去ADDR單元內容，并存入DRB55B0001010011000000110000000100110001110100000000000010001000B55-B0MIO#REQWE的000,BI8-6為011,MI5-3為001,MI2-0為101,SA(B7)=1,SB（B3）=1,表示將寄存器SR（A口）存放的操作數(shù)減去ADDR單元內容，并存入DR(通過B口)；2 .輸入微碼

18、>E90009000000:00000000:0E000000:A0B50000:54020000:000009050000:0E000000:10F00000:00020000:00290000:0301090A0000:31D00000:0088；將微程序的16進制代碼輸入到從900H開始的內存單元中3 .查看微碼>D900090000000E00A0B5540200000E0010F0000209080029030131D000880000000000000000;查看單元內容是否正確4 .加載微碼>A8000800: MOV R1,9000802: MOV R2,30

19、804: MOV R3,1300806: LDMC0807: RET0808:>G8005.輸入程序，測試新指令；微碼在內存中的首地址為900H；微程序一共有9條微指令；微碼加載到微控存中的首地址；加載微碼指令；返回；執(zhí)行加載微碼程序>A8200820: MOV R0,00230822: MOV R3,00270824: MOV A00,R00826: NOP0827: NOP0828: RET0829:>E826將減數(shù)放到通用寄存器R0將被減數(shù)放到通用寄存器R3將R0中減數(shù)放到0A00單元編輯0826開始到0827單元，將新指令輸入，其中SR為R3,DR為R20826000

20、0:E0230000:0A00>U820查看0820:2C000023MOVR0,00230822:2C300027MOVR3,00270824:34000A00MOV0A00,R00826:E023DWE0230827:0A00ADCR0,R00828:AC00RET>G820運行6 .運算結果>RR0=0023R1=090CR2=0004R3=0027SP=FFFFPC=0820IP=0828R7=0000R8=0000R9=0000R10=0000R11=0000R12=0000R13=0000R14=0000R15=0000F=000011110820:2C00002

21、3MOVR0,0023;源寄存器為R3,目的寄存器為R2,被減數(shù)為0023,減數(shù)為0027,結果為0004存放于R2,正確（三）轉移指令。判斷兩個通用寄存器內容是否相等，若相等則轉移到指定絕對地址，否則順序執(zhí)行。指令格式：E5DRSR,ADDR雙字指令什存入口140H）功能：ifDR=SRgotoADDRelse順序執(zhí)行。設計：利用指令的CND字段，即對08,令IRio8=101,即CC=Z則當DR=SR時Z=1,微程序不跳轉，接著執(zhí)行MEMPC（即ADDR-PCT而當DR!=SR時Z=0,微程序跳轉至A41 .微程序(1) SR-DR00000E0191900088SR內容減DR內容，若相等

22、，則標志符Z=1,否則Z=0B55B00000000000001110I0000000110010001100100000000000010001000SST=01表示接收運算結果設置標志位狀態(tài)(2) PCHAR,CC#=CND,PC+1PC002903E0A0B55402當前程序計數(shù)器內容送地址寄存器，條件轉移信號CC#=CND即判斷Z是否為1,若為1則中斷條件成立；程序計數(shù)器指向下一單元地址B55B0001010011000000111110000010100000101101010101010000000010SCCJ0111,表示CC般置條件(CND)源來自指令寄存器(即IR10-8為

23、0101,CND=Z)MEMfPC0029030030F05000取內存單元ADDR中的地址送PCB55B000101001|0000001110000000000110000111100000101000000000000MIO#REQWE的001,B口地址為0101,表示將主存地址單元ADDR中的地址送至地址寄存器2 .輸入微碼>E90009000000:00000000:0E010000:91900000:00880000:002909050000:03E00000:A0B50000:54020000:00290000:0300090A0000:30F00000:50003 .查看

24、微碼>D900090000000E0191900088002903E0A0B55402).T.9080029030030F050000000000000000000.).0.P4 .加載微碼>A8000800:MOVR1,9000802:MOVR2,30804:MOVR3,1400806:LDMC0807:RET0808:>G8005 .輸入程序，測試新指令兩數(shù)相等時;>A8200820:MOVR1,00260822:MOVR2,00260824:NOP0825:NOP0826:MOVR1,00230828:RET0829:>E82408240000:E51200

25、00:0828>U8200820:2C100026MOVR1,00260822:2C200026MOVR2,00260824:E512DWE5120825:0828ADCR2,R80826:2C100023MOVR1,00230828:AC00RET0829:0011NOP082A:AC00RET082B:0000NOP082C:0000NOP082D:0000NOP082E:0000NOP082F:0000NOP0830:0000NOP0831:0000NOP0832:0000NOP>G820兩數(shù)不相等時：>A8200820:MOVR1,00250822:MOVR2,002

26、40824:NOP0825:NOP0826:MOVR1,00230828:RET0829:>E82408240000:E512 0000:08280820: 2C10 0025 MOV R1,0025；不相等時執(zhí)行 MOV R1,0023；該運算結果正確四.課程設計答辯題目設計一個新指令E0 X DR,實現(xiàn)功能設計：微指令：(1) POAR,PC+ePC(2) MEIM>AR DR+SQ(4) Q-MEM -DR(5) PCAR,PC+eAR(6) MEM>AR(7) DFHMEM,CC#=0二進制微碼：>U8200820:2C100025MOVR1,00250822:

27、2C200024MOVR2,00240824:E512DWE5120825:0828ADCR2,R80826:2C100023MOVR1,00230828:AC00RET>G8206 .運算結果相等時：>RR0=0000R1=0026R2=0026R3=0011SP=FFFFPC=0820IP=0828R7=0000R8=0000R9=0000R10=0000R11=0000R12=0000R13=0000R14=0000R15=0000F=010011110820:2C100026MOVR1,0026而等時轉移到0828執(zhí)行RET,不執(zhí)行MOVR1,0023；該運算結果正確不相等時：>RR0=0000R1=0023R2=0024R3=0011SP=FFFFPC=0820IP=0828R7=0000R8=0000F=00001111R9=0000R10=0000R11=0000R12=0000R13=0000R14=0000R15=0000ADD2DR-ADD1指令格式E0XDRADD1ADD2ADD1地址送地址寄存器取ADD1地址Q存被減數(shù)計算結果回送DR取ADD2地