COP2000實(shí)現(xiàn)無符號(hào)數(shù)的排序

1、課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目：COP2000 實(shí)現(xiàn)無符號(hào)數(shù)的排序院（系）：專 業(yè)： 學(xué) 號(hào)：姓 名： 江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì) -I-目目 錄錄第第 1 章章 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?11.1設(shè)計(jì)原理.11.2設(shè)計(jì)思路.11.3設(shè)計(jì)環(huán)境.1第第 2 章章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案詳細(xì)設(shè)計(jì)方案.32.1 算法與程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .32.2 流程圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .3第第 3 章章 程序調(diào)試與結(jié)果測試程序調(diào)試與結(jié)果測試.63.1 程序調(diào)試 .6第第 4 章章 實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展.124.1 原來的實(shí)驗(yàn).124.2 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn).12第第 5 章章 結(jié)論心

2、得結(jié)論心得.15附附 錄（源代碼）錄（源代碼）.16江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-2-第 1 章 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是利用COP2000指令集進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)對給定內(nèi)存中的12個(gè)8bit無符號(hào)數(shù)，完成從小到大的排序。在機(jī)器字長為16位時(shí)，無符號(hào)數(shù)表示的范圍是0到65535（補(bǔ)碼表示），沒有正負(fù)號(hào)之分。故可以利用冒泡排序法對內(nèi)存中的12個(gè)無符號(hào)數(shù)進(jìn)行排序；冒泡的原理是重復(fù)的走訪要排序的無符號(hào)數(shù)，將十個(gè)數(shù)逐一比較，選出最大的沉底，然后在剩下的數(shù)中依次重復(fù)上一步驟。走訪無符號(hào)數(shù)的工作時(shí)重復(fù)的進(jìn)行直到排序結(jié)束。1.2設(shè)計(jì)思設(shè)計(jì)思路路 本次課程設(shè)計(jì)是對無符號(hào)數(shù)排序?？梢苑纸獬扇?/p>

3、分，分別是初始化，將無符號(hào)數(shù)進(jìn)行冒泡排序，對排序進(jìn)行判斷并輸出。1.3設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)計(jì)環(huán)境1.COP2000 實(shí)驗(yàn)環(huán)境介紹 利用 COP2000 模擬軟件，在 COP2000 模擬軟件上編程實(shí)現(xiàn)有符號(hào)數(shù)（補(bǔ)碼形式）的排序。COP2000 試驗(yàn)儀軟件的指令集分為如下大類：算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、移位指令、數(shù)據(jù)傳輸指令、跳轉(zhuǎn)指令、中斷返回指令、輸入輸出指令。2.本程序用到的指令集為：（1） 算術(shù)邏輯運(yùn)算指令SUB A，#01H-從累加器中減去立即數(shù)后放入累加器 A 中AND A, #01H -加上立即數(shù) 1 放入累加器 A 中SUB A，R2 -累加器 A 中的數(shù)減去 R2 所指的數(shù)SUB A，R

4、0 -累加器 A 中的數(shù)減去 R0 中的數(shù)，放入 A 中SUB A，R1 -累加器 A 中的數(shù)減去 R1 中的數(shù)，放入 A 中江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-3-（2）數(shù)據(jù)傳送指令MOV A,#70H；MOV R1,A -內(nèi)存中十個(gè)數(shù)的起始地址放入 R1 中MOV A,#00H；MOV R0,A - 當(dāng)前已對比的數(shù)的個(gè)數(shù)放入 R0 中MOV A,R1;MOV R2,A - 將 R1 存放的地址放入 R2 中 MOV A,R1; - R1 所指地址中的數(shù)放入 A 中 MOV A,R1;MOV R3,A;MOV A,R2;MOV R1,A;MOV A,R3;MOV R2,A;-將 R1 所指的數(shù)與 R2

5、 所指的數(shù)交換（3）跳轉(zhuǎn)指令JZ result -若零標(biāo)志位為 1，跳轉(zhuǎn)到 result 程序JC revise -若進(jìn)位標(biāo)志置 1，跳轉(zhuǎn)到 reviseJMP loop-跳轉(zhuǎn)到 loop3.COP2000 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)軟件截圖如圖 1.1 所示： 圖 1.1 COP2000 計(jì)算機(jī)組成原理軟件江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-4- 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案2.1 算法與程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)算法與程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 本次課程設(shè)計(jì)采用偉福 COP2000 實(shí)驗(yàn)儀軟件和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)無符號(hào)數(shù)排序的功能，利用偉福 COP2000 的指令集編程實(shí)現(xiàn)。算法具體描述如下：1.將十二個(gè) 8bit 無符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)到內(nèi)存中：

6、將 12 個(gè)無符號(hào)數(shù)存入到內(nèi)存中，數(shù)據(jù)存入到內(nèi)存地址70H，71H，72H，73H，74H，75H,，76H，77H，78H，79H，7AH，7BH 中。2.利用冒泡排序法將十二個(gè)無符號(hào)數(shù)排序： 冒泡排序的算法如下： （1）比較相鄰的元素。如果第一個(gè)比第二個(gè)大，則交換。 （2）對每一對相鄰元素作同樣的工作，從開始第一對到結(jié)尾的最后一對。在這一點(diǎn)，最后的元素應(yīng)該會(huì)是最大的數(shù)。 （3）針對所有的元素重復(fù)以上的步驟，除了最后一個(gè)。 （4）持續(xù)每次對越來越少的元素重復(fù)上面的步驟，直到?jīng)]有任何一對數(shù)字需要比較。 3.判斷結(jié)束并輸出結(jié)果： 每對比一對數(shù)，R1 所指的地址加 1，減去 7CH，零標(biāo)志位為 1

7、，而 7CH 表示存的最后一個(gè)數(shù)地址的下一地址,則表示十二個(gè)無符號(hào)數(shù)比較結(jié)束，輸出比較之后的按從小到大排序的十二個(gè)無符號(hào)數(shù)。運(yùn)算結(jié)束。2.2 流程圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)流程圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-5-1.將十二個(gè) 8bit 無符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)到內(nèi)存中。如圖 2.2.1 所示。 圖 2.2.1 存數(shù)流程圖2.初始化冒泡排序循環(huán)次數(shù)。如圖 2.2.2 所示。 圖 2.2.2 設(shè)置循環(huán)次數(shù)流程圖3.將十二個(gè)無符號(hào)數(shù)冒泡排序。如下圖所示：將 12 個(gè)無符號(hào)數(shù)存入內(nèi)存 結(jié)束循環(huán)需要對比的數(shù)的個(gè)數(shù) 開始 結(jié)束 開始江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-6- N Y N Y 開始 cycle 起始地址放入 R1 中，

8、R0=0，80H=980H-1！=0 loopR1 存的地址加 1 放入R2JC （R1）-（R2）revise（R1）與（R2）交換R1 所指地址加 1 R0+180H-R0=0resultR1 所指地址加1（R1）+1）-7AH=0結(jié)束江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-7- 第 3 章 程序調(diào)試與結(jié)果測試3.1 程序調(diào)試程序調(diào)試問題 1 ： 將 12 個(gè)無符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)到 00 地址的內(nèi)存中，運(yùn)行出錯(cuò)解決方法：由于程序指令會(huì)占用一部分內(nèi)存空間，所以將 12 個(gè) 8bit 無符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)到 70H 地址的內(nèi)存中；這里也可以選中其它的存儲(chǔ)位置，只要不使用到程序指令占用的位置。問題 2 ： 程序執(zhí)行完，輸出的

9、結(jié)果不全是按從小到大排列。解決方法：在輸出結(jié)果前，沒有判斷是否已經(jīng)完成比較。每比較一次，R1 所指地 址加 1，直到 R1 所指地址加 1 后的地址減去 7CH 等于 0，而 7CH 表示所存無符號(hào)數(shù)的最后一個(gè)數(shù)地址的下一地址。運(yùn)算結(jié)束并輸出結(jié)果。3.2 程序測試及結(jié)果分析程序測試及結(jié)果分析 在 COP2000 中輸入立即數(shù)，將需要排序的 12 個(gè) 8bit 無符號(hào)數(shù)放入內(nèi)存 70H到 7BH 中調(diào)試，進(jìn)行排序測試；測試數(shù)據(jù)：（1）需排序的無符號(hào)數(shù)：02,04,06,01,03,05,08,09,00,07, 12,11 排序后的無符號(hào)數(shù)：00,01,02,03,04,05,06,07,08,

10、09,11,12 內(nèi)存中初始狀態(tài)如圖 3.2.1 所示。執(zhí)行完成后內(nèi)存中結(jié)果如圖 3.2.2 所示。軟件仿真結(jié)果如圖 3.2.3 所示。江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-8- 圖 3.2.1 內(nèi)存中初始狀態(tài)江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-9-圖 3.2.2 執(zhí)行完成后內(nèi)存中狀態(tài) 圖 3.2.3 軟件仿真結(jié)果圖江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-10-（2）需排序的無符號(hào)數(shù)：21,20,15,31,08,06,08,10,11,09,18,15 排序后的無符號(hào)數(shù)：06,08,08,09,10,11,15,15,18,20,21,31 內(nèi)存中初始狀態(tài)如圖 3.2.4 所示。執(zhí)行完成后內(nèi)存中結(jié)果如圖 3.2.5 所示。軟件

11、仿真結(jié)果如圖 3.2.6 所示。 圖 3.2.4 內(nèi)存中初始狀態(tài)江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-11- 圖 3.2.5 內(nèi)存中初始狀態(tài) 圖 3.2.6 軟件仿真結(jié)果圖（3）需排序的無符號(hào)數(shù)：29,0A,0B,A1,2B,3C,A1,A2,01,05,C1,0F 排序后的無符號(hào)數(shù)：01,05,0A,0B,0F,29,2B,3C,A1,A1,B2,C1 內(nèi)存中初始狀態(tài)如圖 3.2.7 示。執(zhí)行完成后內(nèi)存中結(jié)果如圖 3.2.8 示。軟件仿真結(jié)果如圖 3.2.9 示。江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-12- 圖 3.2.7 內(nèi)存中初始狀態(tài) 圖 3.2.8 執(zhí)行完成后內(nèi)存中狀態(tài)江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-13- 圖 3

12、.2.9 軟件仿真結(jié)果圖江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-14-第 4 章 實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展4.1 原來的實(shí)驗(yàn)原來的實(shí)驗(yàn)原來的實(shí)驗(yàn)是借鑒了網(wǎng)上的實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)只能通過在 70H 到 7BH 中手動(dòng)寫入。感覺很不方便。我想到了學(xué)過的 IN 指令輸入數(shù)據(jù)，并進(jìn)行排序。由于在自己的電腦上無法進(jìn)行模擬。所以這里我采用了數(shù)據(jù)輸入的方法。4.2 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn) 改進(jìn)后的代碼見 examnew.sam。改進(jìn)的過程中又遇到了上面的問題 1。由于程序指令會(huì)占用一部分內(nèi)存空間，所以將 12 個(gè) 8bit 無符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)到 80H 地址的內(nèi)存中；這里也可以選中其它的存儲(chǔ)位置，只要不使用到程序指令占用的位置。這個(gè)代碼中是采取自動(dòng)

13、輸入 0C 到 01 這 12 個(gè)數(shù)。代碼為start:MOV A,#0CH; MOV 91H,A; MOV A,#80H; MOV R3,A; MOV A,#0CH; MOV R2,A;這里是設(shè)置一個(gè)為 13 的值放在 91H 這個(gè)地址。將 R3 的值設(shè)為 80H，用來指向地址的。最后的 R2 是因?yàn)闊o法使用 IN 指令，我設(shè)置的一個(gè)輸入的值，為 0Cinput:MOV A,R2 把 R2 寫入 A，用來代替 INMOV R3,A MOV A,R3 ADD A,#01H MOV R3,A 將 R2 的值放入 80H，并將地址加 1MOV A,R2 SUB A,#01H MOV R2,A將 R

14、2 的值減 1，用于下次寫入MOV A,R0; ADD A,#01H; MOV R0,A; MOV A,91H; SUB A,R0; JZ over;用來判斷循環(huán)了幾次。每一次循環(huán)加 1，一共循環(huán) 12 次。JMP input;需排序的無符號(hào)數(shù)：0C,0B,0A,09,08,07,06,05,04,03,02,01 排序后的無符號(hào)數(shù)：01,02,03,04,05,06,07,08,09,0A,0B,0C修改的程序測試結(jié)果如下自動(dòng)生成內(nèi)存中初始狀態(tài)如圖 4.2.1 示。執(zhí)行完成后內(nèi)存中結(jié)果如圖 4.2.2 示。江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-15- 圖 4.2.1 自動(dòng)生成內(nèi)存中初始狀態(tài)圖 4.2.2

15、 執(zhí)行完成后內(nèi)存中狀態(tài)江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-16-第 5 章 結(jié)論心得本次課程設(shè)計(jì)我做的是使用 cop2000 模擬軟件，實(shí)現(xiàn)對 12 個(gè)無符號(hào)的數(shù)進(jìn)行排序。排序采用的是比較經(jīng)典的冒泡排序，通過對每兩個(gè)相鄰的數(shù)進(jìn)行比較。如果第一個(gè)大于第二個(gè)，就將第一個(gè)和第二個(gè)進(jìn)行換位置。換位采用的 MOV A,R1; MOV R3,A; MOV A,R2; MOV R1,A; MOV A,R3; MOV R2,A; 以上幾句代碼就是將 R1 所指的數(shù)與 R2 所指的數(shù)交換。過程是首先將 R1 地址所指的數(shù)放到寄存器 A 中，然后將 A 的值放在 R3 中，再接著將 R2 地址所指的數(shù)放入 A，再將 A 的

16、值放入 R1 對應(yīng)的地址位置，此時(shí) R1 地址的值是 R2 地址對應(yīng)的值。將剛剛存在 R3 中值打回寄存器 A 中，將 A 的值放入 R2 對應(yīng)的地址中。到此完成R1 和 R2 對應(yīng)地址的值的交換。在編寫這個(gè)程序的時(shí)候通過網(wǎng)上查詢，我找到了思路。網(wǎng)上是實(shí)現(xiàn)的 10 個(gè)數(shù)的排序，在編寫的時(shí)候我是實(shí)現(xiàn)了 12 個(gè)數(shù)的排序。實(shí)現(xiàn)了 12 個(gè)數(shù)的排序我還是不滿足。我就在想著能不能實(shí)現(xiàn)自己手動(dòng)輸入數(shù)值進(jìn)行排序，我想到了 IN 指令。通過查閱資料，我知道了 IN 指令是將數(shù)打入寄存器 A 中，我就想將 A 的數(shù)放入#70H 中。但是在 cop2000 我沒找到模擬的方法。這里我采用了給入一個(gè)數(shù)放在 R2

17、中每次將 1，用來代替 IN 輸入。然后通過跳轉(zhuǎn)，12 次循環(huán)。這里我又設(shè)置了控制循環(huán)的指令。一共實(shí)現(xiàn)了 12 次循環(huán)。這個(gè)循環(huán)變量放在 91H 中。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的時(shí)候又不得不把存儲(chǔ)的值由 70H 移動(dòng)到 80H 中。由于之前的組成原理的實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)過 cop2000?？偟膩頃鴮?shí)驗(yàn)的難度不是很大。這個(gè)實(shí)驗(yàn)加深了對匯編的理解。有一次復(fù)習(xí)了 cop2000 的基本操作。課程設(shè)讓我進(jìn)一步理解了冒泡排序法，并在 cop2000 中運(yùn)用成功。雖然這次課程設(shè)計(jì)我沒有自己設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)。但是我也復(fù)習(xí)了一下指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一部分。加深了對指令系統(tǒng)的理解。 江漢大學(xué)組成原理課程設(shè)計(jì)-17-附 錄（源代碼）start

18、: MOV A,#0CH; MOV 91H,A; MOV A,#80H; MOV R3,A; MOV A,#0CH; MOV R2,A; input: MOV A,R2 MOV R3,A MOV A,R3 ADD A,#01H MOV R3,A MOV A,R2 SUB A,#01H MOV R2,A MOV A,R0; ADD A,#01H; MOV R0,A; MOV A,91H; SUB A,R0; JZ over; JMP input; over: MOV A,#0CH; MOV 90H,A;cycle: MOV A,#80H; MOV R1,A; MOV A,#00H; MOV R0,A; MOV A,90H; SUB A,#01H; JZ result; MOV 90H,A;LOOP: MOV A,R1; ADD A,#01H; MOV R2,A; MOV A,R1; SUB A,R2; JC revise; MOV A,R1; MOV R3,A; MOV A,R2; MOV R1,A; MOV A,R3; MOV R2,A; MOV A,R1; ADD A,#01H; MOV R1,A; MOV A,R0; ADD A,#01H; MOV R0,A; MOV A,90H; SUB A,R0; JZ cycle; JMP LOOP;revise: MOV A