计算机组成原理课程设计(江苏大学最新版)

1、江苏大学17计算机组成原理课程设计报告专业名称：网络1:程班级学号：3130610031学生姓名：张杰指导教师：胡广亮设计时间：2013年6月24日2013年7月2 fi第一天：熟悉微程序的设计和调试方法一、设计目标1、掌握微程序的设计方法2、熟悉利用调试软件运行、调试微程序的方法二、操作提示1、连接实验设备注意：请在断电状态下连接调试电缆。2、下我fpga配置数据从课程网站卜载cpu. sof等文件，使用quartus ii programmer软件将cpu. sof下我到 fpgao3、输入微程序利用调试软件将微程序写入控存，微程序如卜取指令微程序徵地 比(h)微指令(h)微指令字段(h)

2、微命令10f1f213f4f5f6f7f8f9()002008000110002()0()0001pcoe. arce()010006900200012110002aroe； rd. drce； pcinc002cc000003630000000003droe, irce0()3()000040400000000.004nop取源操作数为立即数的微程序微也 址(ii)微指令(ii)微指令字门(h)微命令10flf213f4151617f819(mm00000 a08000000005(k*nop00b0008000f10009 一0000oofpcoe, a reeoor00069ci0(00

3、01一116010arocmid.drce.pcinc()16d(n)00(k)6640000000(k)6droe.trce取目的操作数为寄存器寻址的微程序故地 址(h)微指令山)徵指令字段(h)微命令f0flf2f3f4p5f6r7f8f9006oooooa18000000005018nop01854000007.000000007grsoe.acemov指令的微程序(目的数寄存器寻址)微地片(ii)微指令(11)徵指令字段(ii)做命令10f1f2f3f4f5f6f7f8f900700000800000000004xxxnop0319400002d4v000000()02dlroc.ac

4、e02doo3ooe2l00030p00702lsv. bm7u2e6800000030000001000soe. grsce4、输入调机程序今天的将调机程序就是-条指令： mov sooo1h, rl首先将指令翻译成机器码，根 据指令的编码规则，该指令的编码是：0761 0001 o然后利用调试软件将指令码写入主存, 地址从主存的0030h开始。5、调试微程序。利用调试软件“step”按钮控制微指令单步执行，执行结果如图2. 3所示wo. p 仍阳 惘幽 |&r |e | ft| |伯 |aalussoc |5pgrs1-j回|28ox1coffffcc30 u0肥药kocoxd (fxdo

5、odotrococda0)jto0k32_00c13mesx2c03dcp61cc30 的 uttk?1ra (aoao畋coc03)1ai3bob m3rmnfffff(j300761附rm烟:md烟电倒4顺 mj卿rffcc30foojid7wraw顺：mkokd骐ocmcwdffff030maw31加doed0dokdokd砌r3：toobiwf0u1ftffaa同(0次(dji而mb0dowdotooct2:。二l_ocfmd(k10onioki附(ki(do)ore(jto0(ki0dano砌r5：0 二0096odomkgdifflpf(tauji(c(nm殳onamiktti1：

6、(b)diko茁0k30岷-idllilb皿1ffffuni(mimsnrmoiinrmncm)二cm峋8川fl.皿1ffffaalttlu)(fi1)2amolid30，.j2.3例2.1 mov指令的单步运行跟踪数据6、分析微程序的执行结果，一般方法如下：首先分析微程序执行流程是否正确，根据前面指令微流程的设计，理论上该指令微程序 的执行顺序应该是 001-002f003-004f00bf 00ff016-*006foi8-007fo31fo2d- 02e-000,通过调试软件的执行结果图2.3可以看出，该指令微程序的微指令次序是正确 的。如果执行的微指令次序不正确，那就要分析原因，检查b

7、m和nc设置是否正确、检查uar 的各个输入信号的值是否正确，如ir、na等。然后分析指令的运行结果。理论上本条测试指令执行完后，r1的值应该是0001。通过调试软件的执行结果图2.3可以看出，指令执行结果是正确的。如果结果不对，就需要进 步分析每一条微指令。分析的方法是针对微指令的每一条微命令，查石相应微操作前后相关 模块的数据变化是否与指令微流程一致。卜.面举个例子说明如何分析每条微指令的。图2.3的微地址为0008 (uar=000b)的控存单元所对应的内容为2008000f,即微指 令为2008000f,所代表的微操作是：pcoe, arce,即pc的内容送ib、ib的内容送ar, 理

8、论上的正确结果应该是ib=0031, ar=0031：通过图2. 3的000b单元微指令的执行结果 可以看出，ib的数据由上一条微指令的结果00000031, ar的数据由上一条微指令的结果 0030-0031,说明本条微指令执行结果是正确。从上面的分析可以看出，要想检查运行结果是否正确，关键是要清楚理论上正确的结果 是什么。这就要求实脸者对指令的微程序流程北常清馅，从而达到了理解计算机内部信息流 动过程、掌握计算机工作原理的目的。所以实验者应重视实验数据的分析工作，否则就失去了实验的意义1、测试内容：立即数寻址、寄存器寻址 测试指令(或程序)：mov sooo1h, r1 机器码：addr1

9、mmi i tb wrrd，dros*actgrs；性但me 士微屿线a. ?(勺相士帔。bspotrotorso.e.rxan?qzqoa coano9:ci2 a 如普whmaan2(hm01 co0)090013xaim4k4dusban?x0g0(xomo10ami cmranhff3ro0032xxn(xaooodho 5 pr ui kb ui 仲 pif rit la ha) iifuh iszdcgr5rdcudriankcffoft3coofucffdr5cfforgcttor7cttoitm151axmue0oun崎omm皎0721oiwojunioomo00x112圆16

10、dq：mgffff顺叼mmck20721oim顺(no)ouhj顺13xkffff圾o顺皎0z21onmio(oxcox)顺iinwmkcbjcomffffojssrawkm0c20t21okiamnwocaooav15硼okdcoaf肝wkkoikeo00爻阳amidon)heocooodd16gfff嫩o期co320721cm1inrkmmxcooott1?mxm-0x2ec05bfff娜xotkm0032072100)1taxoomaicoo顺18fa*o-tr：igfffocffitnr(edi0032f21吧rar00d1画am0(00xra；ffb：0g10032fffoca?ko

11、tms0032cmaan(r(roomumamota)1014 cw5 限 府 般 嫉 k5fl 畋篮1qm 0：g： km cox ctto 0kn1 蜀 dr 的 州 pfi m b pc u tflajj shiftefl s3k if四、设计中遇到的问题及解决办法在设计过程中开始对调试程序的运行不熟悉，不是很了解了此程序的运行。 在操作过程中，粗心导致了输入机器码的错误，或者是所在位置错误，重新输入 解决了此问题。我详细地了解了它的整个过程和对于每一步的分析和验证，对微 程序设计有了更深入的了解。第三天双操作数指令的微程序设计与调试一、设计目标设计并调试运算指令的微程序。二、双操作数指

12、令微程序入口地址指令助记符指令编码入口地址(h)f e d c b a：9 8 7 6 54 3 2 1 0mov src, dst0 0 0 0 0 1源地址码目的地址码031add src, dst0 0 0 0 1 0源地址码目的地址码032addc src, dst0 0 0 0 1 1源地址码目的地址码033sub src, dst0 0 0 1 0 0源地址码目的地址码034subb src, dst0 0 0 1 0 1源地址码目的地址码035cmp src, dst0 0 0 1 1 0源地址码目的地址码036and src, dst0 0 0 1 1 1源地址码目的地址码03

13、7or src, dst0 0 1 0 0 0源地址码目的地址码038xorsrc, dst0 0 1 0 0 1源地址码目的地址码039test src, dst0 0 10 10源地址码的地址码03a三、双操作数指令执行微程序微地址(h)微指令(h)微命令bmna注杼007000008004014指令执行入口0489870006ftroe, add, pswce, sv006fadd04c98b0006ftroe, addc, pswce, sv006faddc05098f0006ftroe, sub, pswce, sv006fsub0549930006ftroe, subb, pswc

14、e, sv006fsubb05898c00000troe, cmp, pswce0000cmp05c9970006ftroe, and, pswce, sv006fand0609980006ftroe, or, pswce, sv006for0649a30006ftroe, xor, pswce, sv006fxor06899100000troet and, pswce0000test06f00000e70nop0070回送四、测试程序、数据及运行结果1、测试内容：立即寻址，直接寻址，间接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址 测试程序：mov (0048h) r1test 0048h riand

15、#0078h (ro)add ri ro机器码：内存地址(h)机器码(h)汇编指令00300721 0048 0001mov (0018h) ri00482b48 0001test 0048hri00781f7o fffo ooooand #0078h (ro)00780820add ri ro运行结果:pcoe arcem3*1cox20(013rox4era52$co：67co：f600123(cd10a|cc：tcccw?mx)ccmxrowroxfccxatew831mk6x10cc31cceean)38(0x101 eweccwkns1ob1出|0ribifihpuishfur|5z

16、dc_|ano cox ano ano i：c?n 0831w cms |co56ano 821 ml 821 821 821 oms 818 cose c05sown oso 0721 0721 of 。 0721 of of 的(too ax (too drce0072存入dr07200052000droe , aroe, , wr0000存入贮存四、测试程序、数据及运行结果1 .测试内容：间接寻址测试程序：shl (0010) h机器码:内存地址(h)机器码(h)汇编指令00300059 0010shl (0010) h运行结果:no.mw|dagpc |lr1a |alushf1er

17、|s20c5p1j2(dm1k03wr则a)(030皈whkicodtno皿amok0ro2an0龈睨(cbjes卿熠3cc310x0i(dcoxmoranamoralrin(n3改oxmkbfiff卿减coc031嫡般era(u)0k03coxoeo8tim1aro皿卿峭(oam嘀n(ncoxc(00raneraonioncluuj5cox08318皿fiffm脸toitoi阐瞰codt(00oto阳okor3mm(ane2mjm01fofffftrm310b1殿mmamt(00ko)octokom7coif0mbs mano0m1roio(ocb32场tnmoto0(00(itooct0(

18、hr5nooiok硒明(nn=fffomdxno(oco32籁mtnaro颂0(neraora艳cc?3ouiew，(hf7totoranfedarcoth加on)(00innlire。问r?圆的10comcj(kx(n0khdmmcd32kb9)第amemorancoreomov11karc皈0k9顷km2c069ttoorao珊ckoan0(q012dj26c7coffffq3顺km吸则md珊ora峋13kd7motaaffff0x0cank期20159ttoo(no珊etaato1(ooc182c0e2erarff皿0咖km殴嫩卿ktocmolooo(bd15002fatbbicodff

19、ffdid狈aw郎2此3唧kto孤amoiaiibisoobd)幽eraoctoku弧冲簸0e900mberaaimo(bd微指令的执行次序为：00100200300601b01f022023024 0250260076202f,参照取指令、取操作数和shl指令执行微流程分析，所 执行的微指令的次序是正确的。2 .测试内容：相对寻址测试程序：dec (0001)机器码:内存地址(h)机器码(h)汇编指令00300258 0001dec (0001)运行结果及分析:no-5中m|0abks|taa!mfrt 6c 匠a & i1xmjcotfljficw3ximo on)o) i2ourxcq1

20、w1octi ran83hai3ccoocaaecco) ion0031teoi o)x4wfp皿 1an001teoi awqouxmnvr幽oionm aw叩6eccjh ion8力mlojmr4?msaecc61cob8ht孙皿畤alxioffffccg1cub00t1ojxr5创2wnrraoi cuesrm awr7m0)mxn5e3 cat8attti 曲g3 m怏曲or1。|pcirtr1皿shfler |133c妒|avgasideo，xomoic83dhfiunosooax)0030occocoococoanoh)ow 12(wto?1(4)1(nr1w1g0mwoenorl

21、ft)ccoxxjffff12100711w1国或。灿4xdx4mffff(n1go100311s1cobemoh4：vaij5(hhkb“ffto1601g1w1coeowor)tx0900cnn(n)i00夕1(41wooomafu00037(ttfsjod3oohoraarc1tt1ttcoduorsco)t30am册(duoks00x21w1cocn0uqrsotosaani7ffffmhoct00521w1wmmo僦(loj10aatuisffffoox1w1mcti姻0no ，rmq “nd maal国aimor nmn10 iunn网1cm mf卜&uram5 卜tfrainmv

22、dv dxoodx林不coin00101601cswocosmodc03driebi ffef13rm 皿 18rrrf810omq16moowmoosyus4do)k17ftffcd10ouiou01anoe(i)ottooghzolkuiflccoaotti不不0010occdu910010ocooaocmr30x0*3 的 00e2effff0010001016010010ffff10wmxir4:(to1?cttooxoffffanoffip1剑anocdo10x)血rsoo诧2ma：knftff001q00321691aowchid1003cc30rsoko壮rt0x0刘等muqor

23、wwiddataftark v=之期斤kcb4 后较ab 力，楣。蛾pbam af”frdrc* 【brc-k1-e口 112sp8isfc.r pctnceg cwa11cttp弧龈i加而。必皿3co32屿(derac咖(hderaoeor0顺12雌rw卬除诋ooqa狈m3dco32(d(c30卿(odcmri顺13e2b)kte丽okamd(员co32屿林cc30iffera蚂mimi14cc487ckm19k2f诋oef弧wj加2us揶cc30则k2fcm。吁a_15cc492m3cmakj丽oef玻w2嫩屿林cc30则iffaa。吁r3mm16am52(cfcc32okf(d32联那屿

24、邮era则igfera。吁m旗首先，微指令的执行次序为：00100200300601b01f024025026 00707a04704804904a000,参照取指令、取操作数和call指令执行 微流程分析，所执行的微指令的次序是正确的。2、测试内容：相对寻址测试程序：jmp+2机器码:内存地址(h)机器码(h)汇编指令00300218 0002jmp+2运行结果及分析:no阂|0b而 |drib吒眄卜|4u5hfters2dcwgr51ran：mhnnftffam0(00(nktoroamomoddbidrronrd0000 i2kdlxo3x2wrce1bcq300218ranocoquo

25、0x0oxovxdkbaxmanjkd2luhu13wjorffam02180218oazwcdx0x0axovjdwbcoxftlrrma0003iommiq3dffffco300218dodb?loznquo0x00x0皿itoenjommi(hbxcur2iqx)ffffco300218皿xb1azncm0x0axoamhjo(xx)r3：o：|：$mirtirtiifmi丽nra1171rrreiitorownrnnimnunrrmrmnnmate?(difkoxa:财caeck1cuj2ranw02wcox0x0(cooraombaxr5an$k0jwmi831rffokicm2(h2x8202uanoxe2raombax| kcttogxeixox7a?iffffck1cw2k32玻g2wcoxore(d3k34玻02wcoooxe破omkax