2023年计算机组成原理实验报告2

郑州航空工业管理学院计算机科学与应用系实验报告课程名：计算机组成原理学号:姓名：阚丰蕊指导教师：范骷成绩；计算机科学与应用系

②完毕初始化后，根据所给定的指令,按顺序控制运算器执行每条指令，每条指令执行时请记录按START前和按START后两个时刻的状态。③预习AM29()1运算器原理，按环节完毕实验后，填写的实验表格如下:运算SSTsSHsCIBA按START前按START后ALU输出SVzcALU输出SVZCMVRDR0,0101ooo000000(XX)()101II1101011110001MVRDR1,101000000ooo001010II111010111100100MVRDR2,0110000000000ooo0I10Illi0110Illi100SUBRO.R1001000100000001F0F111IIE0E11oooADDR2,R100000000100011120100213000001005、实验结果及总结在实验中，需要注意的是操作符的控制及输入输出的控制思想，通过实验规定，对本次运算涔做了相关的设计，并成功完毕了相关的实验操作，这次实验，使我可以更清楚的了解计算机的数据存储和数据的运算，由于上次实验的经验，在这次实验中,并未碰到问题，很顺利地完毕了实验。实验中，需要注意的是，要将教学机左下方的5个功能开关设立为1**00,要注意按'RESET'和'START键，进行初始化。实验三存储器实验1、实验目的①了解计算机中半导体存储器RAM和EPROM和E2PROM的功能和区别。②掌握存储器字扩展、位扩展的方法。③理解并掌握半导体存储器芯片的扩展和验证方式。④可以进一步进一步的了解及熟悉所做的实验内容。2、实验规定①在开始实验前，应当先复习存储器字扩展、位扩展的方法。②在实验过程中，应当小心使用TEC-XP教学机，避免导致不必要的损坏。③可以纯熟的完毕本次实验内容。3、实验原理TEC-XP教学机的存储系统中,2023H〜27FFH的2K空间是由6116RAM芯片构成的。存储器的读写特性是:在不断电的情况下,CPU可以对该存储器的任何单眼进行读写操作，其中内容可以长期保存，但该存储器是易失性存储器，一旦断电，其中的数据均被清空。本次实验要在监控状态下，分别使用不同的监控命令对该RAM存储芯片的读写特性进行验证。由于是联机测试,需要将TEC—XP的功能开关先置为00110。在断电后重新启动教学机，使用D命令再次查看所修改单元的内容，实验中每次要改动芯片连接时，应当先断电再进行,在实验完毕后，取下扩展芯片等,需要注意的是在实验过程中，不要随意改动其他芯片的位置或连接。4、实验环节①该实验是联机实验，在开始实验前，先进行联机测试，需将TEC-XP教学机的功能开关设立为00110。②再进行联机操作,在计算机上安装并打开软件大板可编程器件下的Pecel6,选择接口1,按“RESET”和“START”按键，再按回车即可往里面输入命令。③先将E2PROM的芯片插入扩展插槽位置,需要注意的是芯片插入时，应将带有半圆形缺口的一方朝左插入，一旦插反会导致芯片烧毁。④然后进行数据地址线连接，读写控制总线连接和片选信号的连接。⑤进行扩展容量的读写特性的验证扩展用的E2PROM芯片，其读操作和RAM同样，而其写操作，由于要先擦除信息再写入,因此需要一定的延迟时间，大约为1亳秒。子啊对E2PROM进行写操作时，应加入一段延时子程序的调用，以完毕对的的读写。a.用E修改扩展单元的内容，并用D查看结果假设扩展连接采用的是默认地址4000H〜5FFFH,使用E命令修改该地址范围内的某几个单元，再用D命令查看数据的修改情况。b.控制程序实验使用的E2PROM芯片不能直接用A命令输入程序，单字节的指令也许会写进去,双字节指令的低位会犯错。因此，可以将程序放到RAM(6116)中,

使用程序读写扩展空间5000H〜500FH单元。从2023H单元开始输入主程序:(2023)MVRDR0,0030MVRDR2,MVRDR2,0010MVRDR2,0010R2记录循环次数MVRDR2,0010R2记录循环次数MVRDR3,5000R3的内容为16位内存地址(2023)STRR[R3J,R0(2023)STRR[R3J,R(2023)STRR[R3J,R0将R0寄存器的内容放到R3给出的内存单元中CALACALA2200CALA2200调用程序地址为2200CALA2200调用程序地址为2200的延时子程序INCR0R0加1INCR3R3加1DECR2DECR2DECR2R2减1DECR2R2减1JRNZ2023R2不为0跳转到2023HRETc.延时子程序从2200H单元开始输入延时子程序(2002)PUSHR3MVRDR3,0001(2203)DECR3JRNZ2203POPR3RETd.运营程序，查看结果在命令提醒符下输入：G2023,按回车，运营程序。使用D命令查看5000H〜500FH单元中的数据。5、实验结果及总结由于本次实验是联机实验，在实验前,需要进行联机测试，还要把教学机的功能开关设立为00110,应当注意的是在每次要改动芯片连接时，应先断电进行，同时在实验过程中，不要随意改动其他芯片的位置或来接。通过本次实验，使我了解到了存储器的字、位扩展的内容，原理,可以使用相关的命令完毕实验中的规定。在实验中，虽然也碰到了问题，但同过请教老师和同学，问题最终得到了解决，并成功完毕了本次实验。实验四微程序控制器实验（一）1、实验目的①进一步理解微程序控制落的功能和组成结构。②学习教学计算机各指令的指令格式、寻址方式及执行流程。③学习微程序控制否的设计过程和相关技术。④可以理解基本指令的执行流程，并在教学机上验证其相应的微指令。⑤可以设计出几条指令的功能,格式和指令的流程，并在教学计算机上进行测试。2、实验规定①在实验前，认真准备，对于该实验的基本原理、微指令格式、以及相关机器指令的微程序等内容预先做好分析和设计。②在实验过程中，应当认真进行实验操作，仔细思考实验有关内容，把难点内容通过实验理解清楚，争取最佳的实验结果。③实验之后，应当认真思考，写出实验总结，涉及实验中碰到的问题和分析、解决方法。3、实验原理（一）TEC—XP教学机的控制器基本原理TEC-XP教学机中包含组合控制逻辑和微程序控制逻辑两种不同结构的控制器。本实验中使用的是微程序控制潜，与微程序控制器相关的机器结构如下图所示。控制器中使用程序计数器PC跟踪机器指令的执行，使用PC中的内容访存获取机器指令，得到的机器指令送入控制器中的指令寄存器IR暂存，并由微程序控制器分析执行，执行过程中所有控制信号均由微程序控制器中的微命令寄存器uIR发出。微程序控制器的工作过程是：对于指令寄存器IR中的机器指令，由地址映射部件产生该指令所相应的微指令程序的入口地址，通过AM290I送给控制存储器。取出的一条微指令送入微指令寄存器，其中的微命令字段用于发出控制信号,控制各部件的执行，下地址字段与条件鉴定线路的各测试信号一起送给AM2901,由其拟定下条指令的地址，继续执行。（二）地址映射部件地址映射部件，即微指令地址映射部件，它是由一片E,PR0M构成的，一般称为MAPROMo指令寄存器IR将其中的高8位指令操作码送给MAPROM,MAPROM根据操作码与微地址之间的映射关系，给出该指令相应微程序入口的地址。（三）TECXP教学机的微指令格式TEC-XP教学机的微指令共有48位，由16位的下地址字段和32位的操作控制字段形成，其格式如下图：微下址CI3~CIoSSC3~SSCoIOMRWI2-0l8-3A口地址B口I也址SSTSSHSCIDCzDC,8位4位4位3位9位8位8位3位1位2位3位3位（四）控制存储器控制存储器字长48位，用来存放TEC-XP教学机的所有微指令。硬件实现时，是使用两片EEPROM芯片《53C64）存放16位下地址字段信息，而32位操作控制字段信息存放在MACH器件内。每次读控制存储器时，从这三个芯片中读出一条微指令。48位的微指令寄存器也分为两段，即16位的下地址信息，和32位的微命令信息。（五）A、B、C、D组指令的执行流程4、实验环节①设定工作方式接通TEC—XP教学机的电源，将功能开关设立为11010,即设为单步、手动执行指令、使用微程序控制器，联机操作。②验证A组基本指令一一加法指令ADDR0,R1的微程序根据如下所示的ADD指令格式，可得到指令ADDRO,R1的机器代码为

0000000000000001淇中高8位为ADD指令的操作码，接下来的两个4位分别相应R0和R1寄存器。1587430OPDRSR先按下RESET按键，复位系统，然后通过16位的数据开关SW拨入指令代码,再按下RESET按键，此时指示灯Microp亮，其它灯全灭。在完毕以上设立后，接下来每次按下START按键，控制器就会执行一条微指令，请在实验前看懂以下微指令,在实验中验证每条微指令，并记录每条微指令执行时微地址、微下址指示灯的状态。加法指令ADDR0,R1的微程序微地址操作功能下址Ch-oseeMRWI2-0I8-3B口anssTSSH\scDC：DC,00H0—>PCD1#=0OOH1110000010000101100101o101010000011II0000IHPC->ARPC+l->PCOOH11100000100Oil01000001010101000001Oil00002HMEM->IR00H1110000000100u0010000oo0000000000000100003H/MAPOOH001000001000000010000000000000000000000004HR0+R1->R030H0011oooo1000010110000000000100100000000030HSTR->QCC#=INT#3AH(X)11()010Ioo11I0000000000(XXX)0(X)000000Oil③验证B组基本指令一一传送指令MVRDRO,D的微程序指令MVRD是将立即数传送到指定寄存器的数据传送类指令，该指令时双字长双操作数的指令。其指令格式如下所示，则指令MVRDR(),D的机器代码的高16位为1000100000000000,其中高8位为MVRD指令的操作码，接下来的4位相应目的寄存器R()o本次实验，知识验证指令的微程序，至于该指令所传送的数据D可采用存储单元中的值。158700PDR0000DATA先按下RESET按键，复位系统，然后通过16位的数据开关SW拨入指令代码，再按下RESET按键，此时指示灯Microp亮，其它全灭。传送指令MVRDRO,D的微程序微地址操作功能下址C13-0SCCxMRW12-018-3B11A口ssTSSH\scDC2DC?.000—>PC01110000()1(X)001()1100101()1()1ooo(X)l111(XX)HDI#=()OH0101HPC->AROOH1110(XXM)1ooOil0100()()10010()00()0101(XX)PC+I->P0)11C02HMEM->1OOH11100oo00100000100000000oooooo00100R0ooo003H/MAP00010oooo1000000010000oooooooooooooooOH0000IDPC->ARIc00110000100on010000101010ooo00101oooHPC+lH011->PCcc#=oICHMEM->DRcc#=o30II00II0000OOI1110110000000oooo000000000oo030HSTR->QCC#=INT#3AH00110010100111000000000000000000000000115、实验结果及总结在本次实验中，根据实验规定，每次实验操作后，所记录的每条微指令执行时微地址、微下址等指示灯亮灯的状态与预期的结果相同。通过本次实验，使我了解到了微程序控制器的相关功能及组成结构，以及教学计算机各类指令格式，寻址方式和操作流程,可以纯熟地在教学机上面操作各类指令。实验五微程序程序控制实验（二）1、实验目的①进一步理解微程序控制器的功能和组成结构。②学习教学计算机各指令的指令格式、寻址方式及执行流程。③学习微程序控制器的设计过程和相关技术。④可以理解基本指令的执行流程，并在教学机上验证其相应的微指令。⑤可以设计出几条指令的功能，格式和指令的流程，并在教学计算机卜.进行测试。2、实验规定①在实验前，认真准备，对于该实验的基本原理、微指令格式、以及相关机器指令的微程序等内容预先做好分析和设计。②在实验过程中，应当认真进行实验操作，仔细思考实验有关内容,把难点内容通过实验理解清楚，争取最佳的实验结果。③实验之后,应当认真思考，写出实验总结，涉及实验中碰到的问题和分析、实验一运算器实验（一）1、实验目的①进一步了解AM2901运算器的功能及具体用法。②深化运算器部件的组成、设计、控制与使用知识。③可以纯熟掌握对运算器所需控制信号的设立，并使之完毕运算。④可以独立地成功完毕所给指令在运算器中的运算实验。2、实验规定①实验前，认真了解AM2901运算器的基本结构，预习所需实验的内容，并在课前填写实验环节表格，对于实验数据和实验结果进行预期性的分析，以提高实验效率。②实验过程中，要按照对的的流程操作，防止损坏设备,分析也许碰到的各种现象，判断结果是否对的，并记录运算结果。③实验之后，要认真填写实验报告，涉及对对到的各种现象的分析,实验环节和实验结果。3、实验原理（1）运算器数据通路TEC-XP教学机的运算器重要采用4片AM2901芯片级联组成;每片AM2901芯片实现4位运算，4片芯片级联成16位的运算器。AM2901芯片组成涉及:1个4位的算术逻辑运算单元ALU、16个4位的通用寄存器、一个4位的乘商寄存器Q和若干个多路选择开关。AM2901的数据通路如图所示：解决方法。3、实验原理TEC-XP教学机中包含组合控制逻辑和微程序控制逻辑两种不同结构的控制器。本实验中使用的是微程序控制器。控制器中使用程序计数器PC跟踪机器指令的执行，使用PC中的内容访存获取机器指令，得到的机器指令送入控制器中的指令寄存器IR暂存，并由微程序控制器分析执行，执行过程中所有控制信号均由微程序控制器中的微命令寄存器uIR发出。微程序控制器的工作过程是：对于指令寄存器IR中的机器指令，由地址映射部件产生该指令所相应的微指令程序的入口地址，通过AM2901送给控制存储器。取出的一条微指令送入微指令寄存器，其中的微命令字段用于发出控制信号，控制各部件的执行，下地址字段与条件鉴定线路的各测试信号一起送给AM2901,由其拟定下条指令的地址，继续执行。A、B、C、D组指令执行流程:TEC-XP教学机中，按照每条指令的功能和实际的执行环节，将指令提成了A、B、C、D共4组,每条指令的所属组详见具体的指令描述。A组中的指令执行时，一般只是完毕通用寄存器间的数据运算或传送，在取指后可一步完毕。B组中的指令，一般需要完毕一次内存或I/O读、写操作，在取指后可两步完毕：第一步把要使用的地址传送到地址寄存器AR中，第二步执行内存或I/O读写操作。C组中的指令，在取指后可三步完毕:其中CALR在用两步读写内存后，第三步执行寄存器间的数据传递；而其它指令在第一步置地址寄存器ARH、ARL,第二步读内存（即取地址操作数）、计算内存地址、置地址寄存器ARH、ARL,第三步读、写内存。D组中的指令,完毕两次读、写内存操作，在取指之后可四步完毕。4、实验环节①分析D组基本指令一一子程序调用CALAADR的微程序指令CALA是将立即数传送到指定寄存器的数据传送类指令，该指令时双字长操作数指令。其指令格式如下图所示，则指令CALAADR的机器代码的高16位为11001110()()()()()()()0，其中高8位为CALA指令操作码，接下来的4位相应目的寄存器ROo本次实验中，只是验证指令的微程序,至于该指令所用到的直接地址可采用存储单元中的值。15870OP00000(X)0ADR先按下RESET按键，复位系统，然后通过16位的数据开关SW拨入指令代码，再按下RESET按键，此时指示灯Mierop亮,其它灯全灭。在完毕以上设立后，接下来每次按下START按键，控制器就会执行一条微指令，请在实验前看懂以下微指令，在实验中验证每条微指令，并记录每条微指令执行时微地址、微下址指示灯的状态。子程序调用指令CALAADD的微程序

微地址操作功能下址Chosee39MRW60I"3B口A口ssTssH\SCDC7DC,00H0—>PCD1#=000H111000001000010110010101010100000111100001HPC->AR0111000001000101010101ooo001OiloooPC+1->PCOH100000102MEM->lROOH1110oooo001ooo00100000000000oooooo001oooH03H/MAP000100000100ooo001000000ooooooooooooOH00oooIFHPC->AR30111000010001010010010ooo001OiloooPC+1->PCH0I00()1120HMEM->QOOH111()()0(X)(X)l111()0000ooo0(X)(XX)(M)00(X)(X)(XX)021Hsp-i->spOO111()0(X)01(X)011011010000()0(XX)Oil(XX)SP->ARII00I(X)022HPOME30H0011oooo0000101000001010101(XX)oooooo00M01Q->PCCC«=030HSTR->Q3A00100101001100000ooooooo00ooooooOilCC#=1NTH11000#②设计扩展指令ADC、STC、LDRA、CALR的位程序TECXP教学机支持动态微程序设计，即允许用户把自己设计的微程序写入控制存储器中，当扩展指令需要执行时，直接从控制存储器中读取相应的微指令执行即可。但写控制存储器时，需要用到硬件描述语言VHDL,故在本次实验中,对于扩展实验直接采用出厂已设计好的扩展指令进行验证。扩展指令ADC、STC、LDRA、CALR的执行周期相关微命令如下所示，请在实验时以单步方式进行验证。若干扩展指令的执行周期微程序指令做地址操作功能下CI2SCC3fMI2*0B口A口SSTSSHDC：DC,

址RW\scAD50HDR+SR+300011oooo100010100oooo001010oooooocCF->DH0100000RST57H|->CF30()0110000100OOI001oooo00()0100ooooooooocuoooL5BHPC->AR01110()00010001101000100I01ooo001011oooDRAPC+lOH001->PC5CHMEIC0011oooo00111100100000()0oooooo011WK)M->ARH0000CAL64HSP-I00ino5)001(X)on0110100O(KX)ooo000H000R->SPH0110SP->AR65HPC->M001IIO0000001000oooo0101oooooo000001EMH00100066HSR->300011oooo10100011010ooooooo00OOOoooPCH0ooo10③测试扩展指令扩展指令在使用时与基本指令不同，基本指令可以在监控环境下使用汇编命令A以汇编指令格式输入存储单元中，而扩展指令只能使用存储单元修改命令E以机器指令的形式写入存储单元中。a.设立功能开关测试扩展指令之前，先将TEC-XP的功能开关设立为()0OlOob.测试STC、ADC指令将如下测试程序段输入到主存2023H开始的存储区域中。A2023按回车键2023：MVRDR0,01012023：MVRDR1,10102023:按回车键>E2023按回车键2023：6D00按回车键>E20232023:FFFF：2023>A2023按回车键2023:RET2023：按回车键>G2023R0=1112Rl=1()1()R2=0020R3=FFFF注意:带*号的指令为扩展指令，只能使用E命令写入。5、实验结果及总结在本次实验中，每次实验所记录的微指令执行时微地址、微下址等指示灯的亮灯状态和预期的结果一致，并且测试STC、ADC指令后，通过观测运营结果可得出R0=l112,R1=1O1O,通过不断地修改，最终可以成功完毕了本次实验。通过这次的微程序控制实验，使我更进一步地了解掌握了微程序控制器的相关工作原理，更加纯熟了微程序控制器中的相关指令操作，对一些较为难懂的知识点，有了更进一步的结识。实验六程序查询方式的汇编程序设计1、实验目的①熟悉和理解查询方式的数据传送过程。②学习TEC-XP教学实验系统汇编程序的设计方法。③可以编写指定功能的汇编语言程序,并调试通过。2、实验规定①在使用教学机之前，应当熟悉查询方式的数据传递原理。②熟悉TEC-XP教学机的指令系统。③在实验过程中，要按对的的操作流程使用设备，防止损坏设备，实验时，应当认真观测实验现象，并判断实验结果是否对的，记录结果。④在实验完毕后，应当认真填写实验报告，并对实验中碰到的各种现象进行分析。3、实验原理①本次实验是将PC的键盘和显示器作为TEC-XP教学机的外设，采用程序查询方式进行数据的输入输出操作。②TEC-XP教学机是通过串口与PC连接的，在联机操作中,PC机对教学机的访问是通过对其数据端口和控制状态端口来完毕的。需要注意的是，当教学机与PC要传送数据时，必须先杳询相应的收发状态位。③程序查询方式的数据传送程序查询方式的数据传送基本过程是：CPU传送数据之前先检查外设的状态，若没有准备好，则继续查询等待，直至外设就绪即进行数据传送。在TEC-XP教学机上，所要查询的是与PC连接的TEC-XP的串口状态字。由于本次实验室中的TEC-XP教学机所用的都是串口1，则其状态端口地址均为81。a.TEC-XP教学机接受输入数据时当TEC-XP教学机需要从键盘上接受输入数据时，需要检测所读状态字的最低位RxRDY状态。由于读入数据的前提是键盘按键被按下，所以执行IN80指令时，必须确认输入数据已到达接口中。因此，IN80指令总是需要查询等待至RxRDY状态位就绪才可执行。b.TEC-XP教学机输出显示数据时当TEC-XP教学机需要向显示器上输出显示数据时，需要检测所读状态字的最低位TxRDY状态。若单个数据输出时，可直接使用OUT80指令,从串口1的数据端口中输出数据，因此，可不必进行状态检测。但若要连续输出多个数据时，为保证每个数据输出的都能被显示器接受到，则必须要查询等待T.RDY状态位就绪才可执行OUT80指令,以免后一个数据将前一个还没来得及输出的数据覆盖，而导致数据丢失。4、实验环节①完毕TEC-XP教学机与PC机的联机操作汇编实验中的程序执行控制由组合逻辑控制谓实现，因此功能开关状态设定为00110。②输入给定的汇编程序，连续执行，并观测结果以下程序段完毕功能为:采用程序查询方式，从PC机的键盘接受一个字符至TEC-XP教学机，并将接受到的字符输出显示至PC机的屏幕上。2023：IN81从串行接口的状态端口读入状态字，保存于R()的低8位2023：SHRR02023:SHRRO将状态字的低位RxRDY移出至标志位C上2023：JRNC2023若接受未就绪，即C=0，则跳转。2023：IN80若接受就绪，即C=1,则读入输入的字符至R0的低8位2023:OUT80将读入字符输出至PC机的屏显示2023:RET按回车键2023:按回车键在监控状态下输入程序的注意事项：a.地址使用用户区地址，采用绝对地址形式。b.所有数字默认采用16进制，后面不加Hoc.程序的最后一个语句位SET,若无该指令，则程序无法结束。5、实验结果及总结在本次实验中，根据实验规定，成功的使TEC-XP教学机从PC机的键盘上接受一个字符并将接受到的字符输出显示至PC机的屏幕上。通过实验，使我明白我们在键盘上输入的内容都将显示到屏幕上，在实验中我们容易忽略的是，当教学机与PC机要传送数据时，必须先查询相应的收发状态位，并且在程序的最后必须有一个RET语句，否则程序将无法结束。实验七中断实验（一）1、实验目的①加深理解计算机体系中断工作的原理及解决过程。②学习和掌握中断的产生、中断响应、中断解决等技术。③实现主程序的控制功能：在屏幕上循环显示数字字符“6”，并可随时接受中断请求。④了解中断服务的功能。2、实验规定①在实验前，应当先做好相关的预习工作，理解TEC-XP教学机的中断实现原理。②熟悉TEC-XP教学机的指令系统，可以编写完毕中断功能的汇编程序。③在实验过程中，应当认真按照实验规定,对的写入相关的操作命令。④编写主程序和三个中断服务程序，并在主程序执行过程中按下按键产生中断请求，观测中断服务和现象。3、实验原理TEC-XP教学机中提供应用的外部中断源有三个，由教学机面板右下方的是哪个无锁按键作为其硬件中断源，从右到左依次简称为P1,P2,P3中断源。TEC-XP在响应这三个中断源的中断请求时，采用的是向量地址转移法，即中断的请求可通过硬件电路产生一个硬件地址，在该地址中存放一条转移指令，执行该指令即可转入相应的中断服务程序。P1,P2,P3的中断向量地址由TEC・XP的内部结构拟定，分别为2420H、2430H、2440H,用户中断使用时•，应在相应地址中写入转移指令，从而转向用户自定义的中断服务程序。4、实验环节①相关扩展指令的微程序验证本次实验中使用到开中断、关中断、中断返回等扩展指令，做具体中断实验前，先进行这些指令微程序的分析和验证。该环节中应将功能开关拨为11010,即设为单步、手动执行指令，使用微程序控制器，联机操作。若干扩展指令的执行周期微程序指令微地址操作功能T址csccMRW1盘。lx3B口A口ssTSSH\ScDc2DC1E158EI30H00110000100000001000000001000Hooo00000010DI59DI30H001oooo100000010000000000011000H10(XX)0(X)1IRE67SP->AR01100I00101()OUX)01(X)00OOIOil00THSP+I->SPOH100001()0000①算术逻辑运算单元ALUALU有两个数据输入端R和So在RS的各种组合中除去没故意思的和反复的，只有8种有效组合。ALU可完毕连个操作数的加、减、与、或、异或等多种操作。ALU的输出结果可保存到通用寄存器、乘商寄存器Q,并且可将其值乘除2之后在保存。ALU根据其运算的结果会产生4个标志位一一符号标志位F3、零标志位F=0、溢出标志位OVR和进位标志位Cn+4。②通用寄存器组AM2901中的通用寄存器组是由16个寄存器构成，具有双端口读写电路。可以通过A口、B口输入的地址（4位地址）选择寄存器，将其值送入A、B锁存器。其中A口地址指定的寄存器是只读的，B口地址指定的寄存器是可读写的。A和B锁存器可作为ALU的输入数据，ALU输出的结果值也可以保存到B口指定的寄存器中，并且在写寄存器时，可以通过通用寄存器组入口的三选一多路开关，选择写入ALU结果值，或其左移（乘2）、右移（除2）之后的结果。③乘商寄存器乘商寄存器是Q是为配合ALU的乘除运算二设立的。该寄存器输入端有三选一多路开关，可选择ALU输出结果、或乘商寄存器Q自身的内容作为其输入数据,同时还可以将这两个输入值左移、右移之后在送入Q中。④最低进位信号CinAM2901的基本运算是加法电路，其减法功能的实现是通过对减数求补而完毕的。因此，在ALU运算时，应使用SCI控制位设立最低进位信号Cin的状态。（2）AM2901的级联结构②设定工作方式68MEM->S200110000001000010000000100001000HTR3H00000000CC#INTOLD#中断实验中的程序执行控制由微程序控制实现，因此，功能开关状态设定为00010,即联机方式下，采用微程序控制器连续运营程序。③编写显示子程序本实验中需要通过中断服务程序中的字符显示来查看中断执行情况,字符显示时仍然采用程序查询方式。因此，将各程序段中所需的显示代码作为单独子程序。该显示子程序保存于2200H单元，代码如下：>A220()按回车键2200：PUSHR0保护待显示字符所在的寄存器RO2201:IN81查询接口状态，判断字符输出是否完毕2202：SHRR02203:JRNC2201未完毕，则循环等待2204:POPR0显示完毕，则恢复寄存器，R0出栈2205:OUT80输出R0的值2206：RET④编写中断服务程序P1中断服务程序段入口为2420H，代码如下：2420：PUSHROR0进栈2421:PUSHR3R3进栈2422:MVRDR3,31将显示字符'!’的ASCII码送进寄存器R32424:JR2450

P2中断服务程序段入口为243()H,代码如下：2430:PUSHROR0进栈2431:PUSHR3R3进栈2432：MVRDR3,32将字符'2'的ASCII码送到寄存器R32434:JR2450P3中断服务程序段入□为2440H,代码如下：2440:PUSHROR0进栈244LPUSHR3R3进栈2442:MVRDR3,33将字符‘3'的ASCII码送到寄存器R32444:JR2450以上三段代码在完毕入口参数设立后，均转入2450单元中执行，该地址中保存中断服务程序的功能代码，具体如下:>E2450按回车键2450：6EOO2451:MVRDR0,42将字符＜B,赋值给R0,B即Begin的缩写2453:CALA2200调用子程序，完毕显示24552455：MVRD2455：MVRDR0,49将字符'V赋值给R0Jnterrupt2455：MVRD2457：CALA2457：CALA2457：CALA2200调用子程序，完毕显示2459：MVRR2459：MVRR2459：MVRRR0,R3将要显示的字符——R3的内容送到R0245A：CALA245A：CALA2200调用子程序，完毕显示245C:IN81判断键盘上是否按了一个键245D:SHRR0即串口是否有输入字符245E245A：CALA2200调用子程序，完毕显示245C:IN81判断键盘上是否按了一个键245D:SHRR0即串口是否有输入字符245E：SHRRO245F:JRNC245C若没有等待2460：IN80输入字符到R0，实际读入该字符没有用处2461：MVRDR0,0045将字符4E'赋值给R0,E即End的缩写2463：CALA2200调用子程序，完毕显示2465：MVRDR0,0049将字符T赋值给R0,Interrupt的缩写2467:CALA2200调用子程序，完毕显示2469:MVRRR(),R3将R3内容送到RO246A:CALA2200调用子程序，完毕显示246C：POPR3R3出栈246D:POPRORO出栈>E246E按回车键246E：0000：EFO0⑤填写中断向量：根据系统的硬件连接，P1,P2,P3的中断向量地址分别为2404H,2408H和240Ch,这三个地址中应写入一下三条指令：A2404按回车键2404:JR2420A2408按回车键24()8:JR2430A240C按回车键240C:JR2440⑥编写主程序主程序应开中断，等待中断请求的到来，并同时循环显示字符'6'。主程序存放于2023H中，代码如下：>E2023按回车键2023：6E00>A2023按回车键2023：MVRDR0,0036将字符'6'的ASCII码送到寄存器R02023：CALA2200输出该字符2023：MVRDR0,4000延时子程序2023:DECR02023:JRN22023

20232023：JR20232023：2023：JR2023跳到2023循环执行该程序200A：RET200C:按回车键⑦运营主程序，等待响应中断在监控状态命令行，使用G命令执行主程序〉G2023按回车键a.无中断请求在没有任何中断请求时，主程序的运营结果是:在屏幕上连续显示字符'6'。b.单级中断主程序运营过程中，按下P1按键，则进入P1的中断服务程序，屏幕上会中断字符'6,的显示，显示字符串'B11L然后等待按键，屏幕上状态无变化。此时，按下P2按键厕中断P1的服务程序，执行P2的中断服务程序，屏幕上显示字符串‘B12',等待按键。再按下P3键，再次发生中断嵌套，屏幕上显示字符串‘B13',等待按键。5、实验结果及总结按照实验规定，输入相关操作命令后，在无中断请求的情况下,屏幕上连续地显示字符'6',假如，在主程序运营过程中，按下P1按键，则进入P1的中断服务程序，屏幕上会中断字符'6'的显示，显示字符串'BI1',然后等待按键，屏幕上无变化。通过本次实验，使我了解到了中断实验的相关操作命令和中断工作的原理及解决过程,也掌握了中断产生、中断响应和中断解决等技术。实验八中断实验（二）1、实验目的①加深理解计算机体系中断工作的原理及解决过程。②学习和掌握中断的产生、中断响应、中断解决等技术。③实现主程序的控制功能:在屏幕上循环显示数字字符“6”，并可随时接受中断请求。④了解中断服务的功能。2、实验规定①在实验前，应当先做好相关的预习工作，理解TEC-XP教学机的中断实现原理。②熟悉TEC-XP教学机的指令系统，可以编写完毕中断功能的汇编程序。③在实验过程中，应当认真按照实验规定，对的写入相关的操作命令。④编写主程序和三个中断服务程序，并在主程序执行过程中按下按键产生中断请求，观测中断服务和现象。3、实验原理TEC-XP教学机中提供应用的外部中断源有三个，由教学机面板右下方的是哪个无锁按键作为其硬件中断源,从右到左依次简称为PLP2,P3中断源。TEC-XP在响应这三个中断源的中断请求时，采用的是向量地址转移法，即中断的请求可通过硬件电路产生一个硬件地址，在该地址中存放一条转移指令,执行该指令即可转入相应的中断服务程序。Pl,P2,P3的中断向量地址由TECXP的内部结构拟定,分别为2420H、243OH、2440H,用户中断使用时，应在相应地址中写入转移指令，从而转向用户自定义的中断服务程序。4、实验环节①设定工作方式中断实验中的程序执行控制由微程序控制实现，因此，功能开关状态设定为00010,即联机方式下，采用微程序控制器连续运营程序。②编写显示子程序本实验中需要通过中断服务程序中的字符显示来查看中断执行情况,字符显示时仍然采用程序查询方式。故,将各程序段中所需的显示代码作为单独子程序。该显示子程序保存于2200H单元，代码如下：>A2200按同车键2200:PUSHR0保护待显示字符所在的寄存器R02201:IN8I查询接口状态，判断字符输出是否完毕2202：SHRR02203：JRNC2201未完毕，则循环等待2204:POPR0显示完毕，则恢复寄存器,R0出栈2205：OUT80输出R0的值2206：RET③编写中断服务程序P1中断服务程序段入口为2420H，代码如下：2420：PUSHR0R0进栈2421：PUSHR3R3进栈2422：MVRDR3,31将显示字符！的ASCII码送进寄存器R32424：JR2450P2中断服务程序段入口为2430H,代码如下：2430：PUSHR0R0进栈2431：PUSHR3R3进栈2432:MVRDR3,32将字符'2'的ASCII码送到寄存器R3

2434:JR2450P3中断服务程序段入口为2440H,代码如下：2440：PUSHROR0进栈2441：PUSHR3R3进栈2442:MVRDR3,33将字符的ASCII码送到寄存器R32444:JR2450以上三段代码在完毕入口参数设立后,均转入2450H单元中执行，该地址中保存中断服务程序的功能代码，具体如下：>E2450按回车键2450:FF2E:004D2451：MVRDRO,42将字符'B'赋值给RO,B即Begin的缩写2453：CALA2200调用子程序，完毕显示2455：MVRDRO,49将字符T赋值给RO,Interrupt的缩写2457：CALA2200调用子程序，完毕显示2459:MVRRRO,R32459:MVRRRO,R32459:MVRRRO,R3将要显示的字符2459:MVRRRO,R3将要显示的字符一一R3的内容送到R0245A：CALA2200调用子程序，完毕显示245C：IN81判断键盘上是否按了一个键245D：SHRR0即串口是否有输入字符245E：SHRR0245F：JRNC245C若没有等待2460：IN8()输入字符到R0,实际读入该字符没有用处2461：MVRDR0Q045将字符'E'赋值给RO,E即End的缩写2463：CALA2200调用子程序，完毕显示2465：MVRDRO,0049将字符T赋值给R0,Interrupt的缩写2467:CALA2200调用子程序，完毕显示

2469:MVRRRO,R3将R3内容送到RO246A：CALA2200调用子程序，完毕显示246C:POPR3R3出栈246D:POPR0RO出栈>E246E按回车键246E：0000：EFOO④填写中断向量：根据系统的硬件连接,P1,P2,P3的中断向量地址分别为2404H,2408H404H,2408H和240ch,404H,2408H和240ch,这三个地址中应写入一下三条指令:A2404按回车键2404：JR2420A404H,2408H和240ch,这三个地址中应写入一下三条指令:A2404按回车键2404：JR2420A2408按回车键2408:JR2430A240C按回车键240C:JR2440⑤编写主程序主程序应开中断，等待中断请求的到来，并同时循环显示字符'6、主程序存放于2023H中，代码如下:>E2023按回车键2023:6E00>A2023按回车键2023:MVRD2023:MVRD2023:MVRDR0,003将字符'6'的ASCII码送到寄存器R02023：CALA2023:MVRDR0,003将字符'6'的ASCII码送到寄存器R02023：CALA2200输出该字符2023:MVRDR0,4000延时子程序2023:DECRO2023：JRN220232023：JR2023跳到2023循环执行该程序200A:RET200C:按回车键⑥运营主程序，等待响应中断在监控状态命令行，使用G命令执行主程序：＞G2023按回车键a.无中断请求在没有任何中断请求时，主程序的运营结果是：在屏幕上连续显示字符‘M'。b.单级中断主程序运营过程中，按下P1按键，则进入P1的中断服务程序，屏幕上会中断字符'M'的显示。5、实验结果及总结本次实验结果在无中断请求时,主程序运营结果是，在屏幕上连续显示字符'M',若主程序运营过程中，按下P1按键，则进入P1的中断服务程序，屏幕上会中断字符'M'的显示，显示字符串‘BI1’,然后等待按键，屏幕上状态无变化。键入任一按键，屏幕上显示字符串‘EI1',返回中断，继续执行主程序。循环显示字符'M',再次按下P2,正中断P1的服务程序，屏幕上显示字符串'BI2,等待按键，再按下P3,再次发生中断嵌套，屏幕上显示字符转'BI3',等待按键。通过本次实验，使我了解到了中断实验的相关操作命令和中断工作的原理及解决过程,也掌握了中断产生、中断响应和中断解决等技术。一片4位的AM2901芯片的引脚信号如图所示。其中A3~A。、B3~Bo用于输入选中的通用寄存器地址；18〜I。用于运算过程的控制信号;D3〜Do用于输入外部数据;丫3〜Yo用于输出运算的结果;CP为时钟信号；/OE为选通信号:RAM,、RAMo为运算结果左右移动时的移出位;Q3、Qo为乘商寄存器Q左右移时的移出位；Cy、F=0、Over、F3分别为进位标志位、零标志位、溢出标志位、符号标志位；Cin为外部输入的最低进位。注:TEC-XP教学机的16位运算器是采用4片AM2901芯片级联而成的，各芯片之间采用串行进位方式，具体连接图在此并未给出。（3）AM2901时钟信号的作用在AM2901的每个ALU操作周期内,ALU各部件的执行时间是不同的。在时钟脉冲为高电平时，从寄存器组读出的数据可穿过锁存器直接传送到ALU的数据输入端，在下降沿时,A、B口数据锁存，在时钟脉冲为低电平时，通用寄存器接受运算器的输出结果，上升沿时，Q寄存器接受数据。（4）实验控制信号开关说明该实验是在完全脱机的方式下完毕的。实验过程中，使用实验箱面板下方标有microswitch1和microswitch2的两个红色开关，设立24位的运算控制信号。运算完毕后,通过实验箱面板中间位置的发光二极管观测运算结果。实验过程中也许会用到外部输入数据，则可通过实验箱面板右下方的16个黑色数据开关设立。控制信号顺序如下图所示：Microswitch1Microswitch218〜I6I5〜13Iz~IoSSTSSHSCIBPortAPortMicroswitch开关信号顺序图（5）指令举例指令1:MVRDRO,OFFFFII分析：①该指令是在使用立即数为寄存器赋值的，立即数应从数据总线拨入，经ALU传送至目的寄存器R0,因此,ALU的数据来源应选择D、0,即b〜Io取值为111.②该赋值指令中的数据必须通过ALU才可写入通用寄存器，可使用FFFFH+0->R0的操作，因此,ALU的运算类型应当选择算术加;L〜13取值为000。③ALU的运算结果应保存至B口地址指定的通用寄存器中，即l8~k取值为011,同时B口地址输入R0的地址（0000）o④其余信号:A口地址无用，为任意值;SST取000（标志位保持不变，传送类指令不影响标志位状态）SSH-00（不移位）;Sci-00（Cin=0）o4、实验环节①一方面，将TEC-XP教学机左下方的5个功能开关设立为1火*00（单步、16位、脱机）；先按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键，进行初始化。②完毕初始化后，根据所给定的指令，按顺序控制运算器执行每条指令，每条指令执行时请记录按START前和按START后两个时刻的状态。③预习AM2901运算器原理,按环节完毕实验后，填写的实验表格如下：运算SSTSSsBA按START前按START后

ALU输出SVzcALU输出svzcMVRDRO.0101000OOOO000000000101111101011111MVRDR1.10I0000oo00000100001010111110101111ADDRO,R1OOI00oo00000001iin11112121ooooSUBRO.R10010()01()0000(X)l0101O(XX)F0F1(XX)ISUBRI.RO(X)l(X)010(X)l00()00FOF(MX)10EOE()0()1ORR0,RI(X)l(X)oo(XXX)0001OFOFO(X)1OFOF01015、实验结果及总结通过本次实验，进一步了解了AM2901运算器的基本结构，可以纯熟的操作运算器面板上的按键,在实验过程中，也碰到了些问题，比如刚开始没能设立好Microswitch开关中相关信号的位置，尚有对于什么时候该按“START”和“RESET”没有弄清楚。但是，通过不断地摸索与调试，最