简单模型机的组成与程序运行-计算机组成原理实验报告

实验报告

内蒙古师范大学计算机与信息工程学院

《计算机组成原理》 课程设计报告

题目:_____ 简单模型机的组成与程序运行_____________

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1 任务描述

设计题目名称：简单模型机的组成与程序运行

要求：基于TD-CMA计算机组成原理教学实验系统，设计一个简单的计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。

IN R0 ；IN ->R0 SUB 0DH ；R0 - [0DH] -> R0，直接寻址 SHL R0 ；将R0寄存器中的内容逻辑左移

STA 0EH，R0 ；R0->[0EH]，直接寻址 LDA 0FH，R0 ；0FH]->R0，直接寻址 LOP: DEC BZC EXIT JMP

R0

；R0-1->R0

；当FC或FZ为1时，转到EXIT

LOP

EXIT: OUT 0EH，R0 ；[0EH]->LED，直接寻址 0DH、0EH、0FH单元内容分别为03H、04H、02H。

2 设计设备

PC机一台，TD-CMA实验系统一套。

3 设计原理和方法

3.1设计原理 3.1.1数据格式：

3.1.2 指令格式

所有单字节指令( SUB等 )格式如下：

其中OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器，并规定：

本实验中的两个访问指令，即存数STA，一条转移指令，即无条件转移指令JMP，指令格式如下：

其中OP-CODE为操作码，RD为目的寄存器地址（STA、LDA指令使用），D为位移量（正负均可），M

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3.1.3指令系统

本实验共有10条基本指令，其中算术指令有2条（DEC、SUB），访问内存指令和程序控制指令7条，输入指令1条。

3.２按微指令格式，参照微程序流程图将每条微指令代码化，译成二进制微代码。

系统涉及到的微程序流程见图3-1-4 所示，当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试 字段为P<1>测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P<1>的测试结果出现多路分支。

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微程序流程图3-1-4

微指令字长共24位，格式如下：

运算器逻辑功能表：

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4 代码清单

4.1机器指令代码

; //** Start Of MicroController Data **// ;//**其中地址和微指令均为十六进制**// ;//地址 微指令 操作***********//

$P 00 20 ; START: IN R0,00H 从IN单元读入数据送R0 $P 01 00

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$P 03 A0 ; LL R0,R0 R0 LEFTMOVE ->R0 $p 04 D0 ; STA [0EH],R0 R0->E $P 05 2E $P 06 C0 ; LAD 00 0F R0 $P 07 2F $P 08 70 ; DEC R0

$P 09 F0 ; BZC 11,02H

$P 0A 0D $P 0B E0 ; JMP 00,08H

$P 0C 08 $P 0D C0 ; OUT OEH,R0

$P 0E 2E $P 0F 30 ; $P 10 40 ; $P 11 50 ; $P 12 50 ; $P 13 50 ; $P 2F 02 ;

; //***** End Of Main Memory Data *****// 4.2化简后的微程序代码

; //** Start Of MicroController Data **// ;//**其中地址和微指令均为十六进制**// ;//地址 微指令 操作***********//

$M 00 000001 ; NOP

$M 01 006D43 ; PC->AR, PC加1 $M 03 107070 ; MEM->IR, P<1> $M 04 002405 ; RS->B

$M 05 04B201 ; A加B->RD $M 06 002407 ; RS->B

$M 07 013201 ; A与B->RD $M 08 106009 ; MEM->AR $M 09 183001 ; IO->RD $M 0A 106010 ; MEM->AR $M 0B 000001 ; NOP

$M 0C 103001 ; MEM->RD $M 0D 200601 ; RD->MEM $M 0E 005341 ; A->PC $M 0F 0000CB ; NOP, P<3> $M 10 280401 ; RS->IO $M 11 103001 ; MEM->RD

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$M 13 002414 ; RS->B

$M 14 05B201 ; A减B->RD $M 15 002416 ; RS->B

$M 16 01B201 ; A或B->RD $M 17 002418 ; RS->B

$M 18 03B201 ; A右环移->RD $M 1B 005341 ; A->PC ; //** End Of MicroController Data **//

5 设计运行结果分析

５.１出错情况：

IN的初始值为00，所以将00赋值给R0，寄存器B为随机数，与实验要求不符； 逻辑左移没有实现，所得结果不正确； JMP指令的跳转没有实现，微指令没问题； ５.２出错原因： 忘记给地址0DH赋值；

微指令流程图有问题，经过改正运行通过；

经过检查和同学的讨论及老师的指导，有了改善，但仍需调整。 ５.３运行结果例子：

实现指令IN R0,00H的截屏如下： 初始状态：

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组成原理课程设计

20081121129 吕翠

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6 设计小结（即收获和体会）

通过本次课程设计了解了简单模型机的结构及其原理，通过给定的机器指令，基于计算机组成及工作原理的基础上，确定了模型机的数据通路结构，根据机器指令和微指令的译码情况，设计了机器指令格式和微指令格式。虽然最后的结果不是很理想，未能完全将其功能实现，但对简单模型机有了一定的了解。

通过本次课程设计体会到团队合作的重要性，在做实验的过程中细心和耐心也是非常重要的。还让我相信，只要自己在每一次实践中都能仔细思考，课程设计其实都不会很难,关键在于自己能不能认真思考,能不能亲自动手做实验，而不是想着其他人的劳动果实,其次你还要多操作,只有多操作才能从中发现问题,才能及时向 …… 此处隐藏：845字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……