計(jì)算機(jī)組成原理

1、計(jì)算機(jī)組成原理大型實(shí)驗(yàn)報(bào)告（2010/2011第2學(xué)期-第19周）指導(dǎo)教師：班級(jí)： 姓名：學(xué)號(hào)：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、目的和要求目的：深入了解計(jì)算機(jī)各種指令的執(zhí)行過(guò)程， 以及控制器的組成， 指令系統(tǒng)微程序設(shè)計(jì)的 具體知識(shí)， 進(jìn)一步理解和掌握動(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì)的概念； 完成微程序控制的特定功能計(jì)算 機(jī)的指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試。要求：1）、內(nèi)容自行設(shè)計(jì)相關(guān)指令微程序； （ 務(wù)必利用非上機(jī)時(shí)間設(shè)計(jì)好微程序 ）2）、測(cè)試程序、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并上機(jī)調(diào)試；3）、報(bào)告內(nèi)容：包括設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)內(nèi)容 微程序設(shè)計(jì)（含指令格式、功能、設(shè)計(jì)及微程序）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（測(cè)試所設(shè)計(jì)指令的程序及結(jié)果）。（具體要求安最新規(guī)范為準(zhǔn)）、實(shí)驗(yàn)環(huán)

2、境TEC2機(jī)與PC機(jī)。三、具體內(nèi)容1、2、3、4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:（1） 把用絕對(duì)地址表示的內(nèi)存單元A中的內(nèi)容與內(nèi)存單元B中的內(nèi)容相加，結(jié)果 存于內(nèi)存單元C中。指令格式：D4 X X ADDR1,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(nèi)容減去某內(nèi)存單元內(nèi)容，結(jié)果放在另一寄存器中。指令格式：E0 DR SR,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(zhuǎn)移指令。判斷兩個(gè)通用寄存器內(nèi)容是否相等，若相等則轉(zhuǎn)移到指定絕對(duì)地址， 否則順序執(zhí)行。指令格式：E5 DR SR

3、,ADDR雙字指令（控存入口140H） 功能：if DR=SR goto ADDR else順序執(zhí)行。設(shè)計(jì)：利用指令的CND字段，即IR108，令I(lǐng)R108=i01，即CC=Z則當(dāng)DR=SR時(shí)Z=1,微程序不跳轉(zhuǎn)，接著執(zhí)行MEM PCPC）,而當(dāng)DR!=SR時(shí)Z=0，微程序跳轉(zhuǎn)至A4。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并分析:微程序:PS AR, PC+17 PC:00000E00A0B55402MEM AR:00000E0010F00002MEM Q:00000E0000F00000(即ADDR十第一條：把用絕對(duì)地址表示的內(nèi)存單元A中的內(nèi)容與內(nèi)存單元B中的內(nèi)容相加,內(nèi)存單元C中。指令格式：D4 XX ADDR1,AD

4、DR2,ADDR3功能：ADDR3=ADDR1+ADDR2指令格式：四字指令（控存入口結(jié)果存于100H)PS AR, PC+17 PC:00000E00A0B55402ME悴AR:00000E0010F00002MEM+Q Q:00000E0100E00000PS AR, P C+17 PC:00000E00A0B55402MEM 7 AR:00000E0010F00002C7 MEM CC#=0 :0029030010200010指令分析：P C-AR, P C+1- PC000000001110000000001010000010110101010101000000 1 0010MEM-A

5、R000000001110000000000001000011110000000000000000 1 0100MEM-Q000000001110000000000000000011110000000000000000 1 0000P C-AR, P C+1- PC000000001110000000001010000010110101010101000000 1 0010MEM-AR000000001110000000000001000011110000000000000000 1 0100MEM+Q-Q00000000111000000001000000001110000000000000

6、0000 1 0000P C-AR, P C+1- PC000000001110000000001010000010110101010101000000 1 0010MEM-AR000000001110000000000001000011110000000000000000 1 0100Q-MEM, CC#=0002900000011000000000001000000100000000000000001 1 0000假設(shè)從地址0828開(kāi)始執(zhí)行微程序，此時(shí)程序計(jì)數(shù)器PC的值是0829。因?yàn)檫\(yùn)行程序的時(shí)候0829和0830中存了加法的兩個(gè)加數(shù)的內(nèi)存地址，所以要想方設(shè)法1）把這兩個(gè)加數(shù)傳到運(yùn)算器的

7、寄存器中，2）在運(yùn)算器中相加，3）將結(jié)果輸出到內(nèi)存單元ADDR1。以下分別 進(jìn)行分析。1）取每個(gè)加數(shù)要訪問(wèn)兩次內(nèi)存，第一次是取得加數(shù)所在的內(nèi)存地址的值（MEM2 AR）,第二次是取得加數(shù)本身并保存在Q寄存器中（MEM Q）。注意，取第二個(gè)加數(shù)的時(shí)候，第一次仍是MEM AR,而第二次MEM+8Q的同時(shí)也把加法給完成了，請(qǐng)見(jiàn)接下來(lái)的分析。2） 相加的操作是MEM+8 Q。MEM是從內(nèi)存中取得的第二個(gè)加數(shù)的值，左邊的Q是剛才取得的第一個(gè)加數(shù)的值。他倆相加的和傳給Q寄存器，覆蓋掉了Q寄存器剛才保存的值（第一個(gè)加數(shù)）。3）現(xiàn)在Q寄存器中存有加法的運(yùn)算結(jié)果，最后的工作是把這個(gè)結(jié)果寫(xiě)到內(nèi)存單元ADDR1中去

8、。如果AR或者PC指向ADDR1的話就好辦了，難點(diǎn)在于現(xiàn)在AR已經(jīng)到了ADDR2處，PC已經(jīng)到了ADDR2+1處，而且又不知道如何讓寄存器的值減一。后來(lái)問(wèn)同學(xué),得到了解決辦法： 利用IP寄存器。IP正好還呆在ADDR1-1,即內(nèi)存地址0828。 顯然， 讓IP+1就得到了ADDR1，即0829。微指令是IP+1 AR以及MEMh AR,這時(shí)AR的值 為第一個(gè)加數(shù)所在的單元ADDR1?，F(xiàn)在Q的值是運(yùn)算結(jié)果，AR的值是運(yùn)算結(jié)果要傳給的內(nèi)存地址。顯而易見(jiàn)，最后 一步就是“存儲(chǔ)器寫(xiě)”操作d MEM其它要注意的地方：1）微程序中有兩處PC+17 PC,第一處是為了取得第二個(gè)加數(shù)所在的內(nèi)存地址，第 二處是

9、為了把PC指向下一句，在這里是RET，才能使程序正常結(jié)束。2） 程序最后要轉(zhuǎn)向A4H執(zhí)行后續(xù)處理程序。此處下地址的轉(zhuǎn)換方法：將A4H從左 到右用八位二進(jìn)制數(shù)寫(xiě)出，左邊補(bǔ)兩個(gè)“0”， 右邊加兩個(gè)“ （備用位B45、44） ， 得到0010 1001 0000B再把這個(gè)十二位二進(jìn)制數(shù)翻譯成十六進(jìn)制，結(jié)果是3）使用Q寄存器的好處有：第一，不修改通用寄存器它們。第二，程序易讀、風(fēng)格優(yōu)美。程序調(diào)試:PCEC.PCEC. CO1CO10B000B00：I II InounouR1,?00R1,?000 0翊!1 1NOUNOUR2,9R2,906040604r rnounouR3,100R3,100060

10、60606h hLPncLPnc0807080708080808；caQicaQiAS2IAS2II I! !帀RETRET0B2Q0B2Q：I InounouRQ,Qa23RQ,Qa2308220822：nounouLA0Q1.RBLA0Q1.RB08240824：h hMOUMOUtAOll.FtOtAOll.FtO082ei082eih hHOPHOP0G2710G271h hI IHOPHOP06280628：1 1MOPMOP0829308293r rk kNOPNOPQe2AiQe2Ai時(shí)2B2B；P Ph hI IRETRET290H。R0，R1等，因?yàn)閯e的程序可能用到0 0AF

11、AF4 4Q Q- -E E30803080DODO 001112001112 I I 9 99 9今999999000000,0000000,003FQ=Q6FQ03FQ=Q6FQ5402:54325402:54320000:00300000:00300E00E0：3E9Q3E9Q10P010P0：ieF0ieF00310:00100310:00100000=00000000=00000300:00000300:00003E013E01 ： 0E010E01n0Bn0B : 口0BE0BE10002:000210002:0002oeeeoeee: :oeoeoeoeQEeeQEee: :eE

12、oeeEoeeoEeeoEe: :eeEeeeEe 462462 ： 4624620029:60290029:60290E000E00：E00E00ieFeieFe：ioFeioFe0606:60000606:6000066066：60606060陽(yáng)eeee：思360360疇：6602:66026602:6602eeeBeeeB ： eeeeeeeeeEe0eEe0 ： 0Eee0Eee1620:18201620:1820_0 0 s s 0000 0B0B00B0B0 6060500X12233445567500X122334455679 9 999999999999 9 9 OrfOrf

13、9 9I I B B B B 0 0 0CB0CB 0 0000 S0Q0S0Q00000000000Q000Q0Q0QBQ0QBB02?B02?BQQBBQQB10QB10QBQ400Q4004 4& &0000080008000000000040004000Q300Q30003030303140014000000000000000000EEEEEEEES00SS00 82682668266826UQ20UQ2008200820：522522；Q300Q300：D430D43000060006： 0A000A0003030303：0n3i0n3i 0000-ep020000-

14、ep022CQ02CQ040040034QQ34QQD400D400GAGA BQBQBABlBABleA02eA02nCQ3nCQ3FFFFFFFF09000900FPFEFPFE01000100EFEFEFEF69006900FFFFFFFF00230023QAQeQAQeBAQlBAQlMOUMOUnounouMOUMOUDUDUADCADCADCADCADCADCAFTAFTDUDUNOPNOPDUDUNOPNOPVUVUNOPNOPVUVUA A A A 0 0 * * * * 0000 4040 0000 DRDR-F FF FF FflpflpF FE EF FF FF FEFE

15、FEFEFFFFFFFFF00230023R0R0RQRQRQRQR1R1R2R23 3008008 000000 0606 0 0 DDDD 0 0 fl00rlz233fl00rlz233 7 7QACZACIRCrH口A A AAAA AAAA AflAfloes3oes3eeeeeezeeezeee06400640B0B4B0B4QQQBQQQBCBQBCBQBBQBBBQBBZBBBZBBBeeQBeeQBmoeumoeueeooeeooeieeeiee0000000640064060236023FFFFFFFF7EFF7EFF7EPF7EPFFFFFFFFFFFFFFFFFEFFF

16、EFFFBPFFBPFFFFFEFFFEFPFBFPFB7FFF7FFFEFEFEFEFFFFFFFFFfcFFFfcFFF7FF1F7FF1F6666錨seseeeeeeeeeeeeeeeee0101eeeeeeeeeeeeeieeeieeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeS S U3U3冷 卿0 0046004604eee4eeeienienFFFFFFFFFFFFFFFF FFFFFPFFFFFFPF卩FFFFFFFFFFFFFFFF FFFFFFFFFFFFFFFFFFFPFFFFPF FFFFDPFFFDPFFF FFFFFFFFFFFFFF FFFF FFFFFFFF

17、FF FFFF020002002020盹0000000092909290QOOOQOOO00940094aaaaaaaa409040900080080 000900090aeuuaeuu000000000002000201000100anan麗FFFFFFFPFFFFFFFPFEFFFFFPFEFFFFFP7PFFFPBP7PFFFPBPPFP7FDFPFP7FDF FpFFPFpFFP FFFF FPPFPPPFPPFPPPFEFFBFFFEFFBFF的90900090009080008000289028901990199009400940IQ&QIQ&Qaaasaaas04

18、400440990099003200320099949994asas80809090909002000200第二條:將一通用寄存器內(nèi)容減去某內(nèi)存單元內(nèi)容，結(jié)果放在另 指令格式：微程序:功能：PS AR,MEM AR:SR - ADDR T DR :E0 DR SR, ADDR存入口130H)DR=SR -ADDRPC+17 PC:指令格式:E0XXADDR指令分析：根據(jù)指令的功能和指令格式, 然后再讀取內(nèi)存單元中的 存器中。每條指令系統(tǒng)微操作詳細(xì):FBFFFFFEFFFPPFEFBFFFFFEFFFPPFEPPFFPPFPPPFFPPFP FPPFPFFFPPFPFFFPFFPFPBPPBP寄

19、存器中。（SR, DR源、目的寄存器各4位）雙字指令（控00000E00A0B5540200000E0010F000020029030131D00088先讀取地址ADDR單元內(nèi)容暫時(shí)放置于Q寄存器中，DATA，同時(shí)與Q寄存器內(nèi)容相減，結(jié)果存放在DR寄000000001110000000001010000010110101010101000000 0010P C-AR, P C+1- PCMEM-AR00000000111000000000000100001111 1 00000000000000000100SR-MEM-DR00290000001100000001001100011101 1

20、00000000000010001000調(diào)試:B?BeB?Be0?050?05 0 09 9脯D9eeD9ee09060906B?06B?0607100710 0909ISIS 9926992609280928 a?a?3636 0?380?38094009408948894809560956即5858 a?a? 6060酣6868097009700900:60000900:600009000900 ： eE06eE0600000000：31D331D3OOQ0OOQ08az?8az?O9Q0O9Q03000300009000900aaaaaaaa09000900OOQ0OOQ0Q9Q0Q9Q

21、00903090309000900090009000 0 00000900090009000900aE0QaE0Q036103610000000000090009330933099009900900090009000000000009000900390039Q009Q00900090009003900393300330090099009Q0eQQ0eQ：0EOa0EOa QB00-rt9fi5QB00-rt9fi5eoeOzlQFQeoeOzlQFQ 6600-99026600-9902 00600060：0000 9 9BQ0GBQ0G: :600060000096:63010096:630

22、1Ae0QAe0Qes00es00 ：0808 0202：0808 0404：0808 0&0&：0808 Q7Q7：08080808 ：06000600Ae20Ae2008200820 ：eS22eS22 ：0808 2424：B8B8 2G2G：0808 3737：0808 2S2S：MOUMOUMOMMOMMOUMOUR2,3R2,3R3,130R3,130LDMCLDMCRETRETMOUMOUMOUMOUMOUMOUNOPNOPNOPNOPRETRETR9R9”0 0 的 4 4 R R叫腦 0303CnaBJfiOCnaBJfiOA0B5A0B531DB31DBse

23、essees0 0 60600003000306800680Q6O0Q6O006800680seesseesoeoQoeoQQ6B0Q6B0oeo0oeo0oe80oe800000000006000600S4Q2S4Q2BassBass09000900aoeeaoeeaaeeaaeeaaBoaaBoBaseBaseQ Q BeBeQoeeQoeeaaseaaseB90BB90BQ9Q0Q9Q0QoeeQoeeQaeeiQaeei090090 G G3069306900690069006900690069006900090009eseaesea00600060006900690069006900

24、6900690QB90QB900000000006900693069306900690069QEeOQEeOQBBQQBBQseessees0000000000000000060006000000000008000800seessees06600660Q00QQ00Q000000000000的006000600600060010F010F0BaseBase90069006aoeeaoeeaaeaaaeaaaseaase00Q600Q6900690069000900090069006B0QBB0QB90009000000000009000900090069006000200020QBQ0QBQ0

25、000000000000000000300030QBQ0QBQ0000000030003000000000000000血0009000900000000000a000a300330030Q000Q00.T.T1.1.00200020RR 0=00630=0063 HIHI=090=090C C R?=0Qe4R?=0Qe4Rie=Q0Q0Rie=Q0Q0 66206620：2C?02C?0 60046004 則順序執(zhí)行。微程序:SR-DR:PS AR, CC# = CND , PC+1T PC:MEM PC:指令格式:E5XXADDR指令分析:1、SR- DR，運(yùn)算器接受標(biāo)志位，設(shè)定標(biāo)志位2、

26、PS AR, PC+17 PC , SCC=7，IR1O-8=1O1，CC#=ZDR=SR,CC#=Z=1，順序執(zhí)行102, DR豐SR轉(zhuǎn)移到下地址為103的指令繼續(xù)轉(zhuǎn) 移Ee2GEe2GUBZ0UBZ068296829 ：68226822 ：68246824 ：682&682& ：08270827 ：68286828 ：08290829： 創(chuàng)2 2機(jī)082B082B ：O82CO82C ：esSDesSD ：e82Ee82E ：082F082F ：68396839 ：681681: :68326832： 2C9Q2C9Q2CQQ2CQQ34QQ34QQ 8989QA00QA0

27、0AC00AC00000000000000000000000000BeseBese0000000000000000000000000&00&0QeQOQeQO60046004G&03G&03BABAQQQQMOUMOUMOUMOUMOUMOUDUDUADCADCBETBETNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOFNOFQA0Q1,QA0Q1,QG&4QG&406930693ReRe第三條：轉(zhuǎn)移指令。判斷兩個(gè)通用寄存器內(nèi)容是否相等,若相等則轉(zhuǎn)移到指定絕對(duì)地址，否00000E0

28、19190OO88002903E0A0B554020029030030F05000fi2=0000fi2=0000R3=0133R3=0133 gp=FFFPgp=FFFPRllRll=WW=WWR12=Q0Q0R12=Q0Q0 Ri3=eQeaRi3=eQea HQVHQV RY,RY,0 0盹4 4PC=0820PC=0820P=P=98289828nV=000BnV=000B 8=00018=0001R14=0eSBR14=0eSB R15=0Qe0R15=0Qe0F=a0QF=a0Q禺11111111指令格式:功能：E5 DR SR,ADDR雙字指令（控存入口140H）if DR=SR

29、goto ADDR else順序執(zhí)行。設(shè)計(jì)：利用指令的貝y當(dāng)DR!=SRCND字段，即IRIO8，令I(lǐng)RIO8=1O1，即CC=Z時(shí)Z=1，微程序不跳轉(zhuǎn)，接著執(zhí)行MEM一PC(即ADDR-*PC)而當(dāng)DR=SR時(shí)Z=0，微程序跳轉(zhuǎn)至A4。3、(DR=SR)偏移量OFFSET加IP(R4)，結(jié)果賦給PC(R5),然后令CC#=0，用3號(hào) 命令條件轉(zhuǎn)移到A4H，結(jié)束微程序PS AR,PC+1T PC SCC=101,SC=1,使CC#=S#,DRSR,SR-DR0,S=1,CC#=S#=0,3號(hào)命令條件轉(zhuǎn)移到下地址為A4H的指令結(jié)束程序，DR0,S=0,CC#=S#=1,條件轉(zhuǎn)移命令將順序執(zhí)行地址

30、為104的指令5、(DRAR, P C+1- PC002900000011111000001010000010110101010101000000 1 0010MEN- PC0029 1 00000011111000010010000011110000010100000000 1 0000調(diào)試：E9000800: MOV R1,9000802: MOV R2,3 0804: MOV R3,1400806: LDMC 0807: RET 0808:G800 A820 0820: MOV R8,00110822: MOV R9,00110824: NOP 0825: NOP090000000E01919000880029 03E0A0B5540209080029030030F05000000000000000 0000091000000000000000000000 00000