计算机组成原理中断实验报告

1、计算机构成原理中止实验报告计算机构成原理中止实验报告20/20计算机构成原理中止实验报告北京建筑大学2015/2016学年第二学期课程设计课程名称计算机构成原理综合实验设计题目微程序控制器设计与实现系别电信学院计算机系班级计141学生姓名艾尼瓦尔阿布力米提学号达成日期二一六年七月八日礼拜五成绩指导教师（署名）计算机构成综合实验任务书指导教师姓王怀秀系计算机名微程序控制器的设计与实任务人数32学时1周现实验目的1交融贯穿计算机构成原理课程，加深对计算机系统各模块的工作原理及互相联系（存放器堆、运算器、储蓄器、控制台、微程序控制器）。2理解并掌握微程序控制器的设计方法和实现原理，具备初步的独立设计

2、能力；3掌握较复杂微程序控制器的设计、调试等基本技术；提升综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。实验任务?鉴于TEC-9讲课实验平台鉴于原有指令集的基础上设计或扩展48条指令。第一在原微程序控制器指令系统的基础进步行原指令集的微指令编码的测试，此后利用上端软件，编写用户设计的微指令，实现指令预约的功能。实验步骤1、进行原实验平台指令集的微程序控制器下指令运转测试；2、记录每一条机器指令的指令的履行流程和微命令编码；3、画出每一条指令的指令微程序履行流程图；4、在原有指令集基础上自行设计或扩展48条指令。画出扩展指令的指令履行流程图；5、利用上端软件，把所编写的微程序控制器内容写入实验台

3、中控制器中。6、利用单拍测试控制器与编程的要求能否一致。假如有错误从头改正后再写入控制器中。7、编写一段测试程序，测试控制器运转能否正确。实验目的1交融贯穿计算机构成原理课程，加深对计算机系统各模块的工作原理及互相联系（存放器堆、运算器、储蓄器、控制台、微程序控制器）。2理解并掌握微程序控制器的设计方法和实现原理，具备初步的独立设计能力；3掌握较复杂微程序控制器的设计、调试等基本技术；提升综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。实验电路微指令格式与微程序控制器电路微程序控制器构成仍旧使用前面的CPU构成与机器指令履行实验的电路图，但本次实验加入中止系统。这是一个简单的中止系统模型，只支持

4、单级中止、单此中止恳求，有中止障蔽功能，旨在说明最基本的原理。中止障蔽控制逻辑分别集成在2片GAL22V10（TIMER1和TIMER2）中。其ABEL语言表达式以下：INTR1:=INTR;INTR1.CLK=CLK1;IE:=CLR&INTS#CLR&IE&!INTC;IE.CLK=MF;INTQ=IE&INTR1;此中，CLK1是TIMER1产生的时钟信号,它主假如作为W1W4的时钟脉冲，这里作为INTR1的时钟信号，INTE的时钟信号是晶振产生的MF。INTS微指令位是INTS机器指令履行过程中从控制储蓄器读出的，INTC微指令位是INTC机器指令履行过程中从控制储蓄器读出的。INTE

5、是中止赞成标记，控制台有一个指示灯IE显示其状态，它为1时，赞成中断，为0时，严禁中止。当INTS=1时，在下一个MF的上涨沿IE变1，当INTC=1时，在下一个MF的上涨沿IE变0。CLR信号实质是控制台产生的复位信号CLR#。当CLR=0时，在下一个CLK1的上涨沿IE变0。当CLR=1且INTS=0且INTC=0时，IE保持不变。INTR是外面中止源，接控制台按钮INTR。按一次INTR按钮，产生一此中止恳求正脉冲INTR。INTR1是INTR经时钟CLK1同步后产生的，目的是保持INTR1与实验台的时序信号同步。INTR脉冲信号的上涨沿代表有外面中止恳求抵达中止控制器。INTQ是中止障

6、蔽控制逻辑传达给CPU的中止信号，接到微程序控制器上。当收到INTR脉冲信号时，若中止赞成位INTE，则中止被障蔽，INTQ仍旧为；若INTE，则INTQ。为保留中止的断点地点，以便中止返回，设置了一此中止地点存放器IAR。第二节图4中的IAR（U19）就是这此中止地点存放器，它是一片74HC374，有LDIAR和IAR_BUS#两个信号输入端，均连结至微程序控制器。LDIAR信号的上涨沿抵达时，来自程序计数器PC的地点会置入IAR中。IAR_BUS#为时，保留在IAR中的断点地点会输出到数据总线DBUS上。因为本实验系统只有一个断点存放器而无货仓，所以仅支持一级中止而不支持多级中止。中止向量

7、即中止服务程序的进口地点，在本实验仪中由位数码开关SW7SW0供给。中止的检测、履行和返回过程微程序控制器每履行一条机器指令此后，履行下一条机器指令以前，先转到微地点0F处（见图12微程序流程图），在条件位P1=1时判断能否有中止恳求INTQ。假如没有INTQ，则连续正常的机器指令履行。若检测到中止恳求INTQ，第一发出关中止信号INTC、保留断点信号LDIAR，而且发出停机信号TJ，等候手动设置中止向量。设置好SW7SW0后，按QD按钮启动，机器将中止向量读入程序计数器PC中，进而转到中止服务子程序去履行。履行一条机器指令IRET，从中止服务子程序返回时，发出IAR_BUS#信号，从中止地点

8、存放器IAR向数据总线DBUS输出断点地点，再从DBUS挨次写入到R4、PC中，恢复履行被中止的程序。发生中止时，关中止由硬件负责，而中止现场(存放器堆中的存放器，进位标记C)的保留和恢复由中止服务程序来办理。实验任务（1）认识中止系统中每个信号的意义和变化条件，并将下边的主程序和中止服务程序手工汇编成十六进制机器代码，此项任务应在预习时达成。主程序：地点指令机器代码20HINTS21HLDAR0,R222HADDR0,R023HADDR0,R024HADDR0,R025HADDR0,R026HADDR0,R027HADDR0,R028HADDR0,R029HJMPR1中止服务程序：地点指令机

9、器代码0A0HANDR0,R00A1HIRET（2）参照CPU构成与机器指令履行实验，再加上中止系统，达成本次实验的线路连结。接通电源以前应认真检查接线，确认无误。（3）将上述任务（1）的程序代码存入内存中，并依据需要设置通用存放器组和内存有关单元的数据。此中，存放器R1的值应置为21H，以便程序循环履行。（4）从地点20H履行程序，在程序运转中，按一次控制台的INTR。进入中止后，用单拍（DP）方式履行，直到返回主程序为止。列表记录中止系统中有关信号的变化状况，特别要纪录好断点地点和R0的值。（5）重复履行（4）两次。（一共履行3次）（6）将RAM中20H单元的内容由指令INTS改为INTC

10、，重作（4），记录发生的现象。六、实验步骤和实验结果1、实验程序主程序：地点指令机器代码20HINTS0BH21HLDAR0,R258H22HADDR0,R000H23HADDR0,R000H24HADDR0,R000H25HADDR0,R000H26HADDR0,R000H27HADDR0,R000H28HADDR0,R000H29HJMPR184H中止服务程序：地点指令机器代码0A0HANDR0,R030H0A1HIRET0A0H2、接线微程序控制器与数据通路之间的线可以经过选择开关直接选择。将开关设置为“微程序”。只要连结数据通路部分的线。a、数据通路的LDIR接CER、LDPC接LDR

11、4、LDDR1接LDDR2、M1接M2、LDAR1接LDAR2。b、指令存放器IR的输出IR0接双端口存放器堆的RD0、WR0，IR1接RD1、WR1，IR2接RS0，IR3接RS1。C、单脉冲DMC接中止INTR选择开关拔至“微程序”3、存程序机器代码，设置通用存放器R1、R2及内存有关单元的数据。（1）、设置存放器R1、R2的值依据要求，设置R1=21H，R2的值由实验者自定，假设为10H。1）、令DP=0，DB=0，DZ=0，使实验系统处于连续运转状态。令SWB=1，SWA=1，使实验系统处于存放器加载工作方式KLD。按CLR#按钮，使实验系统处于初始状态。1）、在SW7SW0上设置一个

12、储蓄器地点，该储蓄器地点供设置通用存放器使用。该储蓄器地点最好是不常用的一个地点，免得设置通用存放器操作损坏重要的储蓄器单元的内容。比方可将该地点设置为0FFH。按一次QD按钮，将0FFH写入AR1和AR2。2）在SW7SW0上设置01H，作为通用存放器R1的存放器号。按一次QD按钮，将01H写入IR。3）在SW7SW0设置21H，按一次QD按钮，将21H写入IR指定的R1存放器。4）在SW7SW0上设置02H，作为通用存放器R2的存放器号。按一次QD按钮，将02H写入IR。5）在SW7SW0设置10H，作为R2的值。按一次QD按钮，将10H写入IR指定的R2存放器。6）设置R1、R2结束，按

13、CLR#按钮，使实验系统恢复到初始状态。（2）、存程序机器代码。本操作中，我们在10H单元存入01H（也可以是其余值），从20地点开始存10个机器代码：0B0H，58H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，84H。从0A0H存入2个机器代码:30H,0A0H。1）令DP=0，DB=0，DZ=0，使实验系统处于连续运转状态。令SWB=1，SWA=0，使实验系统处于写双端口储蓄器工作方式KWRD。按CLR#按钮，使实验系统处于初始状态。2）置SW7SW0为10H，按QD按钮，将10H写入AR1。3）置SW7SW0为01H，按QD按钮，将01H写入储蓄器10H单元。写主程序1）按

14、CLR#按钮，使实验系统恢复初始状态。2）置SW7SW0为20H，按QD按钮，将20H写入AR1。3）置SW7SW0为0B0H，按QD按钮，将0B0H写入储蓄器20H单元。AR1自动加1,变为21H。4）置SW7SW0为58H，按QD按钮，将58H写入储蓄器21H单元。AR1自动加1,变成22H。5）重复进行下去，向抵达将84H写入储蓄器29H单元。按CLR#按钮，使实验系统恢复到初始状态。写中止程序1）置SW7SW0为0A0H，按QD按钮，将0A0H写入AR1。2）置SW7SW0为30H，按QD按钮，将30H写入储蓄器0A0H单元。3）置SW7SW00A0H，按QD按钮，将0A0H写入储蓄器

15、0A1H单元。4）按CLR#按钮，使实验系统恢复到初始状态。或用实验台监控系统或系统上端软件直接写入内容（3）从地点20H连续履行程序从地点20H连续履行程序，在程序运转中，按一次控制台的INTR。进入中止后，用单拍（DP）方式履行，直到返回主程序为止。列表记录中止系统中有关信号的变化状况，特别要纪录好断点地点和R0的值。1）令DP=0，DZ=0，DB=0，使实验系统处于连续运转状态。2）置SW7SW0为20H，作为程序的初步地点。按QD按钮，启动程序从20H地点运转。中止赞成指示灯亮。3）按INTR按钮，发出一个INTR中止脉冲，恳求中止。中止后硬件自动将中止地点存入中止地点存放器IAR。微

16、程序地点应为25H。4）置SW7SW0为0A0H，这是中止程序的进口地点。将DP由置0改为置1。按一次QD按钮，将0A0H送入程序计数器PC。微程序地点应为26H。5）按一次QD按钮，进行取指微操作。微程序地点应为05H。6）按一次QD按钮，进行置数微操作。微程序地点应为13H。7）按一次QD按钮，进行R0&R0操作,这时微程序地点应为38H。察看DBUS总线的值，即为R0的值。8）按一次QD按钮，进行写回微操作。微程序地点应为34H。9）按一次QD按钮，进行判断有无中止恳求INTQ微操作。微程序地点应为0FH。10）按一次QD按钮，进行取指微操作。微程序地点应为05H。11）按一次QD按钮，

17、进行从中止程序返回主程序微操作。微程序地点应为1AH。这时察看PC地点,即中止地点。12）按一次QD按钮，进行判有无新的中止操作。微程序地点为0FH。13）按一次QD按钮，进行取指微操作。微程序地点为05H。现在，程序已返回主程序。因为按下INTR按钮的时间对主程序而言，是随机的，拥有不确立性，所以各次中止地点、R0会拥有不一样样的值。将RAM中20H单元的内容由指令INTS改为INTC，重作（4），记录发生的现象。因为INTC是关中止指令，所以将不会发生中止。4）控制储蓄器代码表微程序控制器信号表指令目前指CM4CM3CM2CM1CM0令LDAR0，R207H10H00H81H20H05H0

18、5H10H00H04H91H10H15H10H01H04H00H36H36H10H0CH20H00H34H34H00H12H00H00H0FHLDAR1，R307H10H00H04H00H05H05H10H00H04H91H10H15H10H01H04H00H36H36H10H0CH20H00H34H34H00H12H00H00H0FHADDR0，R107H10H00H04H00H05H05H10H00H04H91H10H10H10H20H00H00H3BH3BH14H82H20H00H34H34H00H12H00H00H0FHJC+507H10H00H04H00H05H05H10H00H04

19、H91H10H19H10H00H00H00H0FHANDR2，R307H10H00H04H00H05H05H10H00H04H91H10H13H10H20H00H00H38H38H0DH82H20H00H34H34H00H12H00H00H0FHSUBR3，R207H10H00H04H00H05H05H10H00H04H91H10H11H10H20H00H00H3AH3AH03H02H20H00H34H34H00H12H00H00H0FHSTAR3，R207H10H00H04H00H05H05H10H00H04H91H10H14H10H21H04H00H35H35H10H06H00H00H0F

20、HSTP07H10H00H04H00H05H05H10H00H04H91H10H16H30H00H00H00H0FHJMPR107H10H00H04H00H05H05H10H00H04H91H10H18H10H01H01H20H0FHINTS00H30H00H02H08H26H07H10H00H81H20H05H05H10H00H04H91H10H1AH10H20H00H00H3AH3AH03H02H20H00H34H34H00H12H00H00H0FHIRET07H10H00H04H00H05H05H10H00H04H91H10H1BH10H00H41H20H0FH2.拓展控制器信号表指令C

21、M4CM3CM2CM1CM0XORRd，Rs10H10H04H00H05H10H00H04H91H10H10H20H00H00H31H0BH02H20H00H34H00H12H00H00H0FHINCRd，Rs10H00H04H00H05H10H00H04H91H10H10H20H00H00H32H00H02H20H00H34H00H12H00H00H0FHDECRd，Rs10H00H04H00H05H10H00H04H91H10H10H20H00H00H33H17H82H20H00H34H00H12H00H00H0FHF=A+BRd，Rs10H00H04H00H05H10H00H04H91H10H10H20H00H00H24H0EH02H20H00H34H00H12H00H00H0FHINTOFHKT00HLDAR2流程图07HINT