計算機組成原理實驗報告五

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廣東工業大學廣東工業大學實驗報告 計算機學院 計算機科學與技術專業 班 成績評定 學號 姓名(合作者 號 ) 教師簽名 預習情況是操作情況正常考勤情況是數據處理情況正常實驗 五 題目 帶移位運算模型機的設計與實現 一、實驗目的與要求：1、熟悉由微程序控制器控制模型機的數據通道。2、掌握4條移位指令使用和編程。3、學習設計與調試計算機的基本步驟及方法。二、實驗方案1、本實驗是在基本模型機的基礎上搭接移位控制電路，實現移位控制運算。2、試驗新增4條單字長(8位)一位運算指令，其格式如下：助記符機器指令碼說明RR01010000將R0寄存器的數據循環右移一位。RRC01100000將R0寄存器的數據帶進位循環右移一位，即R0寄存器中數據右邊第一位移入進位，而進位位移至R0的最左邊。RL01110000將R0寄存器的數據循環左移。RLC10000000將R0寄存器的數據帶進位循環左移一位，即R0寄存器中數據左邊第一位移入進位，而進位位移至R0的最右邊。3、微指令格式表4.124232221201918171615 14 1312 11 109 8 7654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCUA5UA4UA3UA2UA1UA0A字段151413選擇000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDARB字段121110選擇000001RS-B010RD-B011RI-B100299-B101ALU-B110PC-BC字段987選擇000001P(1)010P(2)011P(3)100P(4)101AR110LDPC其中A8、A9是2：4譯碼器(74LS139)的輸入端，Y0、Y1、Y2、Y3是譯碼器輸出端，其電路結構如下：A8 A974LS139Y0 Y1 Y2 Y3A9=0 A8=0 選中Y0A9=0 A8=1 選中Y1A9=1 A8=0 選中Y2A9=1 A8=1 選中Y3Y0、Y1、Y2、Y3均為低電平有效其中Y0為SW-B，Y1為CE，Y2為LED-B，Y3為空。注意事項：(1) 詳細的聯機操作請參看附錄1聯機軟件使用說明。(2) 把串行通訊電纜分別插在實驗儀及PC微機的串口，即可實現實驗儀與PC的聯機操作。(3) 本實驗用的程序文件名為EX2。(4) 運行程序時，要把編程開關MJ20置為RUN(運行)狀態，SWA、SWB、CLR開關一定要處于為1、1、1狀態。實驗儀上“STATE UNIT”中的STEP開關置為“STEP”狀態，STOP開關置為“RUN”狀態。(5) 每次運行前，都要撥動CLR開關清零(1-0-1)。清零后，微地址顯示燈(實驗儀上UA5-UA0)應為000000。(6) 實驗儀的微程序控制器單元中的微地址顯示燈(UA5-UA0)顯示的是后繼微地址的二進制控制信息。(7) 在屏幕下部顯示相關微指令的詳細表中，第三行第一列顯示的是微地址，程序運行時默認顯示為下一條微地址(八進制)，括號里用N表示，這時表中24~1各字段所顯示的是下一條微指令的控制信息的二進制代碼，最后一列顯示微指令執行中主要的有效控制信號。(8) 可以通過鍵盤上的功能鍵F10來改變微地址顯示的狀態，程序運行時，按一下F10鍵，屏幕下方的微指令詳細信息表中第三行第一列顯示的是當前運行時的微地址(八進制)，括號里用L表示，這時表中24~1各字段所顯示的是當前微指令的控制信息的二進制代碼。(9) 程序運行中需要輸入的數據都是通過實驗儀上8位數據開關D7~D0(在“INPUT DEVICE”中)來輸入。(10) 移位器功能表如表5.3所示：表5.3299-BS1S0M功能000任意保持0100循環右移0101帶進位循環右移0010循環左移0011帶進位循環左移任意11任意裝數4、實驗程序例子：地址內容助記符說明0000IN R0，20H20H→R0，數據20H從實驗儀左下方“INPUT DEVI中的8位數據開關D7～D0輸入。0110ADD R0，(0D)R0的內容與存儲器0D 地址單元的內容相加，結果送R0。020D即(R0)+(0D) →R00380RLCR0寄存器的內容帶進位循環左移一次，結果送R0。0400IN R0,81H81H→R0,81H從實驗儀左下方“INPUT DEVICE”　中的8位數據開關D7~D0輸入。0530RRCR0寄存器的內容帶進位循環右移一次，結果送R0。0670RLR0寄存器的內容循環左移一次，結果送R0。0720STA(0E),R0R0寄存器的內容送存儲器0E地址單元。080E送R0→(0E)0930OUT BUS,(0E)通過總線輸出存儲器0E地址單元內容。0A0E即(0E)→BUS0B40JMP 00無條件轉移到地址為00開始的指令0C00即00→PC0D40存數器0D地址單元數據，可自定。0E存數地址單元微指令的微代碼如下：(內容是十六進制)十六進制地址八進制地址內容十六進制地址八進制地址內容0000088101132399ED01010182ED0114249CED01020250C00015251D8231030304E00016261F8231040405B0001727218231050506A20118302382310606019A9519311AE00007070FE0001A321BA00008108AED011B33010A0709118CED011C3481D1000A120EA0001D351E88210B130180011E360198010C140D20001F372088290D15098A0620400198010E16080A0721412288110F17018202224201980110200110002343248819112183ED012444019801122287ED01三、實驗結果和數據處理1、程序運行前必須對微地址清零。撥動實驗儀右下角清零開關CLR(1→0→1)后，觀看實驗儀右上方的微地址顯示燈(UA0-UA5)是否全為零，若全為零，則正確，若不全為零，說明有問題，要檢查。2、使用單步微指令運行程序，單擊該系統第三行的“單步微指令”圖標即可。3、觀察屏幕的動態流線并結合實驗程序，分析每一條機器指令所對應的微指令的執行過程，按下面的提問回答并記錄程序運行過程中的數據和結果，并填入括號里。A、 執行每一條指令時，都要觀察實驗儀上微程序控制單元中的微地址顯示燈(UA0-UA5)和屏幕下面顯示的微地址(Addr)是否與帶移位運算模型機流程圖一致，分析指令的執行過程正確否？一致，所有指令的執行過程正確。B、 執行第一條輸入指令，在微地址Addr＝(02(N))時，在實驗儀左下方“INPUT DEVICE”中的8位數據開關D1～D7輸入數據，并記錄輸入數據＝(04H)。C、 執行帶進位循環左移(RLC)指令時，記錄：a． 移位前實驗儀上的進位燈CY＝(1)。(注：燈亮為“1”，燈滅為“0”)b． 移位前數據＝(04H)。c． 在微地址＝(43(N))時，記錄此時移位控制信號S1、S0、M＝(0、1、1)。對照移位器功能表5.3，分析這些移位控制信號是不是表示帶進位循環左移操作？這些控制信號是表示帶進位循環左移操作。d． 移位后實驗儀上的進位燈CY＝(1)。e． 移位后數據＝(09H)。結果送入哪個寄存器。(RN)D、 執行第二條輸入指令，在微地址Addr＝(02(N))時，記錄輸入數據＝(81H)。E、 執行帶進位循環右移(RRC)指令時，記錄：a． 移位前實驗儀上的進位燈CY＝(1)。b． 移位前數據＝(24H)。c． 在微地址＝(37(N))時，記錄此時移位控制信號S1、S0、M＝(1、0、1)。對照移位器功能表5.3，分析這些移位控制信號是不是表示帶進位循環右移操作？這些控制信號是表示帶進位循環右移操作。d． 移位后實驗儀上的進位燈CY＝(0)。e． 移位后數據＝(40H)。結果送入哪個寄存器。(R0)F、 執行循環左移(RL)指令時，要求：a． 記錄移位前數據＝(92H)。b． 在微地址＝(41(N))時，記錄此時移位控制信號S1、S0、M＝(0、1、0)。對照移位器功能表5.3，分析這些移位控制信號是不是表示循環左移操作？這些控制信號是表示循環左移操作。c． 移位后數據＝(09H)。結果送哪個寄存器。(R0)d． 回答該條移位指令與進位位有沒有關系？為什么？該條指令會影響到進位位，而進位位的狀態不會影響該條指令的執行結果。對于新的指令系統，按照以上思路及步驟完成實驗，并利用指令驗證得正確。四、實驗心得 操作時得到的實驗值和對微指令推斷得到的理論值是一致的。說明在實驗中沒有誤操作出現。通過對實驗儀的操作與觀察，熟悉了微程序控制器對模型機數據通道的控制，也掌握了4條移位指令的使用。 關?鍵?詞： 計算機 組成 原理 實驗 報告

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總結

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