计算机组成原理课程设计(原版)..doc

计算机组成与体系结构课程设计实验报告 专业：软件工程 小组成员：贾鹏飞 周云浩 指导老师：刘峰 完成日期：2014年12月 目录： 1.引言 2.数据格式以及命令格式 3.实验设备 4.实验步骤 5.测试源程序 6.复杂模型及微程序流程图 7.程序设计心得 8.参考文献 1.引言 一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两个部分组成的，二者是一个有机的整体，必须协同工作才能发挥计算机的左右。硬件是计算机的物理实体，由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成，一般又将运算器和控制器合称中央处理器（CPU）。软件是支持计算机硬件体系工作的程序的统称，它分为系统软件和应用软件两大类。计算机系统的工作是由软件和硬件共同来完成的，有些功能既可以由硬件来完成也可以由软件来完成。 2.数据格式以及命令格式 1）数据格式 模型机规定数据采用定点整数补码表示，字长8位，其格式如下: 7 654321 符号 尾数 其中，第7位为符号位，数值表示范围是-27 ≤X≤27-1。 2）指令格式 模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。 算术逻辑指令。 设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下： 7654 32 10 OP-CODE RS RD 其中，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器，并规定： RS或RD 选定的寄存器 00 01 10 R0 R1 R2 九条算术逻辑指令的助记符、功能和具体格式： 访问指令及转移指令。 模型机设计两条访问指令，即存数(STA)、取数（LDA），两条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移（BZC），指令格式如下： 76 54 32 10 00 M OP-CODE RD D 其中，OP-CODE为操作码，rd为目的寄存器地址（LDA、STA指令使用）。D为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下： 寻址模式M 有效地址B 说明 00 01 10 11 E=D E=(D) E=(RI)+D E=(PC)+D 直接寻址 间接寻址 RI变址寻址 相对寻址 本模型机规定变址寻址寄存器RI指定为寄存器R2。 I/O指令。 输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下： 7654 32 10 OP-CODE addr RD 其中，addr=01时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。 停机指令。 停机指令格式如下： 7654 32 10 OP-CODE 00 00 HALT指令，用于实现停机操作。 3）指令系统 本模型机共有16条基本指令，其中算术指令七条，移位指令两条，访问内存指令和程序控制指令四条，输入/输出指令两条，其他指令一条。 3.实验设备 （1）1）按图连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。 （2）写微程序。与PC联机，将实验微程序装入实验装置中或脱机时手动将本实验微程序写入实验装置中，手动写入的具体方法如下： ①编程 ·将编程开关置为“PROM”（编程）状态。 ·将实验板上“STATE UNIT”中的“STRP”置为“STEP”标志，“STOP”置为“RUN”状态。 ·用二进制模拟开关置微地址MA5~MA0 ·在MK24~MK1开关上置微代码，24为开关对应24为显示灯，开关量为“0”时等亮，开关量为“1”时灯灭。 ·启动时序电路（按动自动按钮“START”），即将微指令写入到E2PROM 2816的相应地址对应的单元中。 ·重复编程第三至第五步，将本实验给出的十六进制格式文件转换的二进制代码写入2816。 ②校验： ·将编程开关置为“READ（校验）”状态。 ·将实验板的“STRP”开关置为“STEP”状态。“STOP”开关置为“RUN”状态。 ·用二进制开关置好微地址UA5~UA0。 ·按动“START”键，启动时序电路，读出微代码。观察显示灯MD24~MD1的状态（灯亮为“0”，灯灭为“1”），检查读出的微代码是否与写入的相同。如果不同，则将开关置于“PROM”编程状态，重新执行①即可。 （3）写程序。 方法一：手动写入。 使用控制台KWE和KRD微程序进行机器指令程序的装入和检查。 ·使编程开关处于“RUN”状态，“STEP”为“STEP”状态，“STOP”为“RUN”状态。 ·拨动总清开关CLR（1-0-1），微地址寄存器清零，程序计数器清零，然后控制台SWB、SWA开关置为“01”，按动一次启动开关START，微地址显示灯显示为要写入的机器