浙江理工大学计算机组成原理课程设计报告

1、计算机构成原理课程设计报告(2013/2014第二学期-第19周)指导教师：许建龙张芳班级：12计科2班姓名：学号：计算机构成原理大型实验任务书（计算机12级1、2、3班和实验班）一、实验目的：深入认识计算机各样指令的履行过程，以及控制器的构成，指令系统微程序设计的详细知识，进一步理解和掌握动向微程序设计的观点；达成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。二、实验说明：要进行这项大型实验，一定清楚地懂得：1）TEC-2机的功能零件及其连结关系；2）TEC-2机每个功能零件的功能与详细构成；3）TEC-2机支持的指令格式；4）TEC-2机的微指令格式，AM2910芯片的用法；5）已实现的

2、典型指令的履行实例，即相应的微指令与其履行序次的安排与连接；6）要实现的新指令的格式与功能。三、实验内容：选定指令格式、操作码，设计以下指令：（1）把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。指令格式：D4，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存进口100H）功能：ADDR3=ADDR1+ADDR2（2）将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。指令格式：E0DRSR，ADDR（SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存进口130H）功能：DR=SR-ADDR（3）转移指令。判断两个通用寄存器内容能否相等，若相等则转移到指

3、定绝对地址，不然次序履行。指令格式：E5DRSR，ADDR双字指令（控存进口140H）功能：ifDR=SRgotoADDRelse次序履行。设计：利用指令的CND字段，即IR108，令IR108=101，即CC=Z则当DR=SR时Z=1，微程序不跳转，接着履行MEMPC（即ADDRPC）而当DR!=SR时Z=0，微程序跳转至A4。四、实验要求：1）依据内容自行设计有关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序）2）设计测试程序、实验数据并上机调试。3）设计报告内容：包含1、设计目的2、设计内容3、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序）4、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。（详细要

4、求安最新规范为准）（4）大型实验报告一定打印成册，各班班长收齐大型实验报告于19周礼拜五前，交张芳老师办公室。五、上机时间安排：2014计算机构成原理课程设计安排以下：(地址:10-413和414机房)（第十九周）时间9：00-12：001:00-4:0017:3020:30备注礼拜12计算机（1）礼拜三12计算机（2）6月25日12计算机（3）电信实验班12计算机（1）12计算机（1）礼拜四12计算机（2）12计算机（2）6月26日12计算机（3）12计算机（3）电信实验班电信实验班12计算机（1）12计算机（1）礼拜五12计算机（2）12计算机（2）6月27日12计算机（3）12计算机（3

5、）电信实验班电信实验班备注：1.各班每2人一组,可自由组合但要固定,各班班长将各组组号及学生名单于第一次上机时上报指导教师；2.各班学生须严格依据规定的时间上机,不得无故缺席、迟到早走，指导教师会严格考勤。指导教师：许建龙、张芳2014年6月18日计算机构成原理课程设计实验报告一、目的和要求深入认识计算机各样指令的履行过程，以及控制器的构成，指令系统微程序设计的详细知识，进一步理解和掌握动向微程序设计的观点；达成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。二、实验环境PC机与TEC-2机模拟程序三、详细内容(一)把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元

6、C中。指令格式：D4，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存进口100H）功能：ADDR3=ADDR1+ADDR21.微程序：(1)PCAR,PC+1PC00000E00A0B55402目前途序计数器内容送地址寄存器，为读取第一个操作数地址做准备；程序计数器指向下一单元地址B000000000000011100000000010100000101101010101010000000010CI3-CI0(B43-B40)为1110，功能为次序履行；SCC(B39-B37)为000，CC#=1，不发生转移；SST(B34-B32)为000，标记位不发生改变；MIO#(B31)REQ(B2

7、7)WE#(B23)为101，表示不操作；B口地址(B15-B12)为0101，BI8-BI6(B30-B28)为010，MI5-MI3(B26-B24)为000，MI2-MI0(B22-B20)为011，SCI(B11-B10)为01，SA(B7)为0，SB(B3)为0，表示5号通用寄存器R5，即PC经过B口实现加1，再经过B口写回到PC（B+0+CinB）；(2)MEMAR00000E0010F00002从主存读取第一个操作数地址，为读取第一个操作数做准备B55-B0MIO#REQWE#为001，表示从主储存器读入数据（地址）；B口地址为0000，BI8-BI6为001，MI5-MI3为0

8、00，MI2-MI0为111，SCI为00，表示AM2901不做运算；(3)MEMQ00000E0000F00000从主存读取第一个操作数B000000000000011100000000000000000111100000000000000000000MIO#REQWE#(B23)为001，表示从主储存器读入数据（地址）；I8-6为000，MI5-3为000，MI2-0为111，表示将主存中读出的数据加上0，再将结果回送到Q寄存器；(4)PCAR,PC+1PC00000E00A0B55402目前途序计数器内容送地址寄存器，为读取第二个操作数地址做准备；程序计数器指向下一单元地址B000000

9、000000011100000000010100000101101010101010000000010(5)MEMAR00000E0010F00002从主存读取第二个操作数地址，为读取第二个操作数做准备B000000000000011100000000000010000111100000000000000000010(6)MEM+QQ00000E0000E00000从主存读取第二个操作数B000000000000011100000000000000000111000000000000000000000MIO#REQWE#为001，BI8-6为000，MI5-3为000，MI2-0为110，表示

10、将第二个操作数从主存读出而且加上Q寄存器的内容，再将结果回送到Q寄存器；(7)PCAR,PC+1PC00000E00A0B55402目前途序计数器内容送地址寄存器，为读取计算结果储存单元地址做准备；程序计数器指向下一单元地址B55-B000000000000011100000000010100000101101010101010000000010(8)MEMAR00000E0010F00002从主存读取结果储存单元地址B000000000000011100000000000010000111100000000000000000010(9)QMEM,CC#=00029030010200010计算

11、结果送结果储存单元B000101001000000110000000000010000001000000000000000010000MIO#REQWE#为000，BI8-6为001，MI5-3为000，MI2-0为010，表示将Q寄存器里面的内容存到AR储存的单元地址对应的储存单元；B55-B46为0010100100（4AH），即下地址，CI3-0为0011（3号命令，条件转移），SCC为00（CC#），表示转移到4AH中止。输入微码E90009000000:00000000:0E000000:A0B50000:54020000:000009050000:0E000000:10F00000

12、:00020000:00000000:0E00090A0000:00F00000:00000000:00000000:0E000000:A0B5090F0000:54020000:00000000:0E000000:10F00000:000209140000:00000000:0E010000:00E00000:00000000:000009190000:0E000000:A0B50000:54020000:00000000:0E00091E0000:10F00000:00020000:00290000:03000000:102009230000:0010;将微程序的16进制代码输入到从900

13、H开始的内存单元中查察微码D900090000000E00A0B5540200000E0010F00002090800000E0000F0000000000E00A0B55402091000000E0010F0000200000E0100E00000091800000E00A0B5540200000E0010F00002092000290300102000100000000000000000;查察单元内容能否正确4.加载微码A8000800:MOVR1,900;微码在内存中的首地址为900H0802:MOVR2,9;微程序一共有9条微指令0804:MOVR3,100;微码加载到微控存中的首地址

14、0806:LDMC;加载微码指令0807:RET;返回0808:G800;履行加载微码程序输入程序，测试新指令A8200820:MOVR0,0023将操作数放到寄存器R0,这里两个操作数都是23H0822:MOVA00,R0将R0寄存的操作数放到A00地址单元0824:MOVA01,R0将R0寄存的操作数放到A01地址单元0826:NOP0827:NOP0828:NOP0829:NOP082A:RET082B:E826编写0826开始到0829单元内容，将新指令输入08260000:D4000000:0A000000:0A010000:0A02U820查察0820:2C000023MOVR0,

15、00230822:34000A00MOV0A00,R00824:34000A01MOV0A01,R00826:D400DWD4000827:0A00ADCR0,R00828:0A01ADCR0,R10829:0A02ADCR0,R2082A:AC00RETG820运转运算结果DA000A000023002300460000000000000000;0A00单元和0A01单元内容为操作数，相加后结果为00000046，存在0A02单元，正确(二)将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。指令格式：E0DRSR，ADDR（SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存进口130H

16、）功能：DR=SR-ADDR微程序(1)PCAR,PC+1PC00000E00A0B55402目前途序计数器内容送地址寄存器，为读取操作数地址做准备；程序计数器指向下一单元地址B000000000000011100000000010100000101101010101010000000010(2)MEMAR00000E0010F00002从主存读取第一个操作数地址，为读取操作数做准备B000000000000011100000000000010000111100000000000000000010(3)SR-ADDRDR0029030131D00088寄存器SR寄存的操作数减去ADDR单元内容

17、，并存入DRB000101001000000110000000100110001110100000000000010001000MIO#REQWE#为000，BI8-6为011，MI5-3为001，MI2-0为101，SA(B7)=1，SB(B3)=1，表示将寄存器SR（A口）寄存的操作数减去ADDR单元内容，并存入DR（经过B口）；B55-B46为0010100100（4AH），即下地址，CI3-0为0011（3号命令，条件转移），SCC为00（CC#），表示转移到4AH中止。输入微码E90009000000:00000000:0E000000:A0B50000:54020000:00000

18、9050000:0E000000:10F00000:00020000:00290000:0301090A0000:31D00000:0088;将微程序的16进制代码输入到从900H开始的内存单元中查察微码D900090000000E00A0B5540200000E0010F0000209080029030131D000880000000000000000;查察单元内容能否正确4.加载微码A8000800:MOVR1,9000802:MOVR2,3;微码在内存中的首地址为;微程序一共有9条微指令900H0804:MOVR3,130;微码加载到微控存中的首地址0806:LDMC;加载微码指令080

19、7:RET;返回0808:G800;履行加载微码程序输入程序，测试新指令A8200820:MOVR0,0023将减数放到通用寄存器R00822:MOVR3,0027将被减数放到通用寄存器R30824:MOVA00,R0将R0中减数放到0A00单元0826:NOP0827:NOP0828:RET0829:E826编写0826开始到0827单元，将新指令输入，此中SR为R3,DR为R208260000:E0230000:0A00U820查察0820:2C000023MOVR0,00230822:2C300027MOVR3,00270824:34000A00MOV0A00,R00826:E023DW

20、E0230827:0A00ADCR0,R00828:AC00RETG820运转运算结果RR0=0023R1=090CR2=0004R3=0027SP=FFFFPC=0820IP=0828R7=0000R9=0000R10=0000R11=0000R12=0000R13=0000R14=0000R15=0000F=000011110820:2C000023MOVR0,0023R8=0000;源寄存器为R3，目的寄存器为R2，被减数为0023，减数为0027，结果为0004寄存于R2，正确(三)转移指令。判断两个通用寄存器内容能否相等，若相等则转移到指定绝对地址，不然次序履行。指令格式：E5DRS

21、R，ADDR双字指令（控存进口140H）功能：ifDR=SRgotoADDRelse次序履行。设计：利用指令的CND字段，即IR108，令IR108=101，即CC=Z则当DR=SR时Z=1，微程序不跳转，接着履行MEMPC（即ADDRPC）而当DR!=SR时Z=0，微程序跳转至A4。1.微程序(1)SR-DR00000E0191900088SR内容减DR内容，若相等，则标记符Z=1，不然Z=0B000000000000011100000000110010001100100000000000010001000SST=01，表示接收运算结果设置标记位状态(2)PCAR,CC#=CND,PC+1P

22、C002903E0A0B55402目前途序计数器内容送地址寄存器，条件转移信号CC#=CND，即判断Z能否为1，若为1则中止条件建立；程序计数器指向下一单元地址B000101001000000111110000010100000101101010101010000000010SCC为0111，表示CC#设置条件（CND）源来自指令寄存器(即IR10-8为0101，CND=Z)；B55-B46为0010100100（4AH），即下地址，CI3-0为0011（3号命令，条件转移），表示转移到4AH中止。(3)MEMPC0029030030F05000取内存单元ADDR中的地址送PCB0001010

23、01000000110000000000110000111100000101000000000000MIO#REQWE#为001，B口地址为0101，表示将主存地址单元ADDR中的地址送至地址寄存器2.输入微码E90009000000:00000000:0E010000:91900000:00880000:002909050000:03E00000:A0B50000:54020000:00290000:0300090A0000:30F00000:50003.查察微码D9009080029030030F050000000000000000000.).0.P.4.加载微码A8000800:MOVR

24、1,9000802:MOVR2,30804:MOVR3,1400806:LDMC0807:RET0808:G8005.输入程序，测试新指令两数相等时;A8200820:MOVR1,00260822:MOVR2,00260824:NOP0825:NOP0826:MOVR1,00230828:RET0829:E82408240000:E5120000:0828U8200820:2C100026MOVR1,00260822:2C200026MOVR2,00260824:E512DWE5120825:0828ADCR2,R80826:2C100023MOVR1,00230828:AC00RET0829

25、:0011NOP082A:AC00RET082B:0000NOP082C:0000NOP082D:0000NOP082E:0000NOP082F:0000NOP0830:0000NOP0831:0000NOP0832:0000NOPG820两数不相等时：A8200820:MOVR1,00250822:MOVR2,00240824:NOP0825:NOP0826:MOVR1,00230828:RET0829:E82408240000:E5120000:0828U8200820:2C100025MOVR1,00250822:2C200024MOVR2,00240824:E512DWE5120825:0828ADCR2,R80826:2C100023MOVR1,00230828:AC00RETG8206.运算结果相等时：RR0=0000R1=0026R2=0026R3=0011SP=FFFFPC=0820IP=0828R7=0000R8=0000R9=0000R10=0000R11=0000R12=0000R13=0000R14=0000R15=0000F=010011110820:2C100026MOVR1,0026;相等时转移到0828履行RET，不履行MOVR1,0023;该运算结果正确不相等时：RR0=0000R1=0023R2=0024R3=0011SP=F