计算机组成原理指令扩展实验

华北科技学院计算机学院综合性实验实验报告课程名称 实验学期2014 至2015学年第一学期学生所在院部计算机学院年级2012 专业班级 计科B12-3学生姓名董帅帅学号201207014316任课教师 席振元实验成绩计算机学院制实验报告须知1、 学生上交实验报告时，必须为打印稿（A4纸）。页面空间不够，可以顺延。2、 学生应该填写的内容包括：封面相关栏目、实验地点、时间、目的、设备环境、内容、结果及分析等。3、 教师应该填写的内容包括：实验成绩、教师评价等。4、 教师根据本课程的《实验指导》中实验内容的要求，评定学生的设计性实验成绩；要求在该课程期末考试前将实验报告交给任课教师。设计性实验中，所涉及的程序，文档等在交实验报告前，拷贝给任课教师。任课教师统一刻录成光盘，与该课程的期末考试成绩一同上交到系里存档。5、 未尽事宜，请参考该课程的实验大纲和教学大纲。《计算机组成原理B》课程设计性实验报告开课实验室：计算机组成原理实验室 2014年11月26日实验题目| 指令扩展实验―、实验目的深入了解教学计算机微程序控制器的组成和设计技术，包括Am2910器件的功能与具体用法，教学计算机的总体组成和部件之间的连接方法，总之应该深入理解控制器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。二、 设备与环境TEC-XP+教学机，微机(装有WindowsXP、ISPLEVER、ispVMSystem等软件)。三、 实验内容在现有的基本指令系统上，扩展2条指令：ADTW、ADRM。四、 实验步骤1、 两条指令的格式及功能写明2条指令的格式、功能、寻址方式、操作码编码、微程序步数、微程序入口地址。指令格式：ADTWDR功能：DR+2->DR(DR内的值自加2)寻址方式：寄存器寻址操作码编码：10100001(A1)微程序步数：2微程序入口地址：81指令格式：ADRMDR，[SR]功能：DR+[SR]->DR寻址方式：DR为寄存器寻址、[SR]为寄存器间接寻址操作码编码：11100011(E3)微程序步数：3微程序入口地址：832、 指令所对应的微程序每条指令对应的微程序、每步功能及各自段值得意义

⑴指令ADTWDR对应的微程序为:入口地址下址CI-0SCC3-0MARI2-0I8-6I5-3B口A口SSTSSHSCIDC2DC18100E04，33，08，01,10,08230304，33，08，01,10,0(2)指令ADTWDR，［SR］对t应的微7程序为：入口地址下址CI-0SCC3-0MARI2-0I8-6I5-3B口A口SSTSSHSCIDC2DC18300E04,41,00,80,03,08400E04,30,0&00,00,08530301,63,0&00,00,0微程序各字段的含义如下：入口地址：指令的微程序入口地址；下址：微程序执行完后下一条微程序的地址；00表示需要进行地址转移逻辑，30表示微程序结束。CI3-0：判别测试字段，其主要编码及功能如表1。CI3-CI0功能0000初始化0010MAPROMB^射0011条件徹转移（按下址转移〉1110顺序执行功能0000必转移0010有中断时转移0100C7测试，JKGJENGJRZ,阿E指令徹指令转移条件不成立时转移0101㈡则试，JKS,JRNS指令伪指令转移条件不成立时转移0110IR10=0(IN)；转移0111IRS=1(PUSH,POF),转移表1 CIAO编码及功能 表2 编码及功能 SCC3-0:地址转移逻辑字符，仅当CI3-0为0011时有效。MRW：控制对内存和I/O接口的读写，其主要功能如下：000，写内存；001读内存；010写串口；011读串口；1XX无内存和串口的读写操作。I2-0:控制数据来源，其编码及功能见表3。I8-6:控制对运算结果的处理，其编码及功能见表3。I5-3:运算功能的选择，其编码及功能见表3。

18〜16：运算结果处理15〜13：运算功能12-10：数据来源通用寄存器Q寄存器Y的输出RSFtQFR+SAQFS-RABF—BAR-S0QF—BFRVS0BF/2—BQ/2—QFRAS0AF/2—BF/RASDA产2—BQ*2tQFRVSDQ对燼VSI的控制。F/(RVS)D0表3Am2901的9位控制码编码及功能001010011100101110SST：編码000SSHSCI:设置进位输入。B口：1000表示IR的DR字段，0000表示不用B口。A口：1000表示IR的SR字段，0000表示不用A口。DC2：专用寄存器接收控制，其主要编码及功能见表4-1。DC1：送内部总线的数据，其主要编码及功能见表4-2。DC2编码DC2：专用寄存器接收控制，其主要编码及功能见表4-1。DC1：送内部总线的数据，其主要编码及功能见表4-2。DC2编码译码操作操作说明000NC不操作001/GIR指令寄存器接受010/16位机不用011/GAR地址寄存器接受100/INTR恢复原中断优先级101/INTN接受新中断优先级110/E1用于开中断指令111/D1用于关中断指令表4-1专用寄存器接受控制表4-2内部总线数据来源选择控制DC2编码译码操作操作说明000/SWTOIB送开关内容到内部总线001/RTOIB送ALU输出到内部总线010/ETOIB送IR地位字节内容到内部总线011/FTOIB送程序状态字到内部总线100/16位机不用101/16位机不用110/INTV送中断向量到内部总线111NC不操作ADTWADTWADRMMA81MA82MA83MA843、ABEL语言源程序编辑以及JED文件生成m256c.abl源程序修改过程（10步）以及生成JED文件的整个操作过程。(IR==[1,0,1,0,0,0,0,1]);//(1)指令OP定义:A1(IR==[1,1,1,0,0,0,1,1]);//(1)指令OP定义:E3(Y==[1,0,0,0,0,0,0,1]);//(2)微指令地址定义:81,82(Y==[1,0,0,0,0,0,1,0]);(Y==[1,0,0,0,0,0,1,1]);//(2)微指令地址定义:83,84,85(Y==[1,0,0,0,0,1,0,0]);MA85= (Y==[1,O,O,O,O,1,O,1]);//(3)入口地址定义:81(10000001)//(3)入口地址定义:83(10000011)DO=!C_M&(!_MAP&(ADRM#ADTW#SUB#OR#CMP#MVRR#DEC#SHR#JR#PSHF#PUSH#POP#POPF#STRR#LDRR#LDPC#MVRD#CALA#RET#IRET#DI#ASR#RCR#STC#LDRA#LDRX#STRA#STRX#SBB#JRS#JRNS)#NXTADDR0&!_PL)&!Bit8;D1=!C_M&(!_MAP&(ADRM#AND#OR#TEST#MVRR#SHL#SHR#IN_#OUT#POP#POPF#LDRR#LDPC#JMPA#CALA#RET#IRET#NOT#ASR#CLC#STC#JMPR#LDRA#STRA)#NXTADDR1&!_PL)&!Bit8;D7=!C_M&(!_MAP&(ADTW#ADRM)#NXTADDR7&!_PL)&!Bit8;下址定义MA81:00,MA82:30(00110000)NXTADDR5:=!C_M&(MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA13#MA14#MA16#MA18#MA1A#MA1C#MA1E#MA22#MA24#MA30#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA63#MA66#MA68#MA69#MA6A#MA82#MA85)&!Bit8;NXTADDR4:=!C_M&(MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA16#MA17#MA18#MA1A#MA1C#MA1D#MA22#MA24#MA30#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA5C#MA5E#MA60#MA63#MA66#MA69#MA6A#MA82#MA85)&!Bit8;差别测试字段定义MA81:E0(11100000),MA82:30(00110000)CI3:=!C_M&(MA00#MA01#MA02#MA19#MA1B#MA89#MA1F#MA20#MA21#MA23#MA3A#MA3B#MA3C#MA3D#MA3E#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA62#MA64#MA65#MA67#MA89#MA81#MA83#MA84)&NRST&!Bit8;CI2:=!C_M&(MA00#MA01#MA02#MA19#MA1B#MA89#MA1F#MA20#MA21#MA23#MA3A#MA3B#MA3C#MA3D#MA3E#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA62#MA64#MA65#MA67#MA81#MA83#MA84)&NRST&!Bit8;CI1:=!C_M&1&1&NRST&!Bit8;CI0:=!C_M&(MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA16#MA17#MA18#MA1A#MA1C#MA1D#MA1E#MA22#MA24#MA30#MA31#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA5C#MA5E#MA60#MA63#MA66#MA68#MA69#MA6A#MA82#MA85)&NRST&!Bit8;MVR定义，MA81：4,MA82：4(100)!_MIO00:=!(MA00#MA01#MA03#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA15#MA17#MA19#MA1B#MA89#MA1D#MA1E#MA1F#MA21#MA23#MA30#MA31#MA3A#MA3B#MA3D#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA64#MA66#MA67#MA69#MA6A#MA81#MA82#MA83#MA84);_WE00:=(MA02#MA14#MA18#MA1C#MA20#MA24#MA5C#MA5E#MA60#MA62#MA68#MA85);I2-0定义，MA81：3,MA82：3(011)I200 :=(MA0B#MA11#MA12#MA14#MA1A#MA1B#MA89#MA1C#MA20#MA24#MA30#MA3C#MA3F#MA5A#MA5C#MA5E#MA60#MA62#MA65#MA66#MA6A#MA83#MA85);1100:二(MA01#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA12#MA13#MA14#MA15#MA17#MA19#MAlC#MAlD#MAlE#MAlF#MA20#MA21#MA22#MA23#MA24#MA30#MA31#MA3B#MA3D#MA3E#MA3F#MA52#MA53#MA54#MA55#MA5B#MA5C#MA5D#MA5F#MA60#MA61#MA63#MA64#MA67#MA81#MA82#MA84#MA85);!I000 :二！(MA00#MA01#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA17#MA19#MA1C#MA1D#MA1E#MA1F#MA20#MA21#MA23#MA24#MA30#MA31#MA3B#MA3D#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA5B#MA5C#MA5D#MA5E#MA5F#MA60#MA61#MA62#MA63#MA64#MA67#MA6A#MA81#MA82#MA84);(7)I8-6定义，MA81：3,MA82：3I700 :=(MA00#MA01#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E#MA11#MA14#MA15#MA17#MA1C#MA1D#MA1E#MA1F#MA21#MA22#MA23#MA24#MA31#MA3B#MA3D#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA54#MA5A#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA64#MA66#MA67#MA6A#MA81#MA82#MA85);!I600 :二！(MA00#MA02#MA03#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA16#MA18#MA19#MA1A#MA1B#MA89#MA1C#MA21#MA24#MA3A#MA3B#MA3C#MA3D#MA3E#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA5C#MA5E#MA60#MA62#MA63#MA64#MA65#MA66#MA68#MA69#MA6A#MA81#MA82#MA83#MA85);I5-3定义，MA81：0,MA82：0无B口A口定义，MA81：8,0；MA82：8,0B30 = (MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA19#MA1C#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA63#MA81#MA82#MA84#MA85)A30 = (MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA1A#MA1B#MA89#MA50#MA51#MA5A#MA5E#MA62#MA66#MA83);SSTSSHSCI定义，MA81：1,1;MA82：1,1(001,001)SST000:=(MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0C#MA0D#MA0F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA55#MA56#MA81#MA82);SCI000:=(MA00#MA01#MA05#MA09#MA0C#MA17#MA1D#MA1E#MA1F#MA23#MA31#MA53#MA54#MA55#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA67#MA81#MA82);DC2DC1定义，MA81：0,0;MA82：0,0DC2_100:=(MA00#MA01#MA12#MA15#MA17#MA19#MA1B#MA89#MA1D#MA1E#MA1F#MA21#MA23#MA31#MA3A#MA3B#MA3D#MA58#MA59#MA5B#MA5C#MA5D#MA5E#MA5F#MA60#MA61#MA62#MA64#MA67#MA83);DC2_000:=(MA00#MA01#MA02#MA12#MA15#MA17#MA19#MA1B#MA89#MA1D#MA1E#MA1F#MA21#MA23#MA31#MA3A#MA3B#MA3C#MA3D#MA59#MA5B#MA5C#MA5D#MA5E#MA5F#MA60#MA61#MA62#MA64#MA67#MA83);丄程项u引导器 综合设计下载包DELEVER亠 ispVMSysterri建立源文件.abl成>生编匚程文编辑d可逻件Je*芯行编载对进线1下1片在程操作的三大步按照如上代码对源代码进行修改后，利用JED编译软件生成.jed文件具体操作步骤双击lc4256.syn，启动ispLEVER双击.abl文件双击CompileLogic进行编译双击JEDECFile,生成.jed文件4、MACH编程将JED文件下载到MACH器件的过程.启动LatticeSemiconductor公司IspVMSystem软件，弹出主界面：连接好教学计算机上在线MACH编程电缆，打开教学计算机的电源。通过主界面的SCAN按钮找到在线编程器件。双击软件找到的设备LC4256v，通过Browse按钮选择已经编译好的JED文件，单击OK.重新回到主界面，点击GO命令进行编程，编程成功后关闭编程窗口。五、编程验证及结果分析编写一个验证程序，运行结果说明第二条指令(ADTW)验证程序截图如下所示

l20^3TBET I12004：|>U2师02000MURDR0,^0052002A103A1032003fiET2004E923E9232005fiET20068F00HET2007FFFFFFFF2008ADDR0,R020097FFF7FFF200A^203ANDR0,R0200BFFFFFFFF200CADDR0,R0200DFFFFFFFF200E^400KORR0,R0200FFDDFFDDF>G23^0P.&=Q^7R1=0003R2 R3=28S9SP=27E3PC=2098 R6=0@30R?=FFFFR8-H830K9=7FFFRia=C002>-E11=FFFFEl2=13100E13=FFFFE14=2612R15=FFFFichronousComriLinicationfopTEC<一一>IBM-PCByComputerArchitectlireLab.94|分析：上图是输入如下代码的结果：2000:MVRDR0,00052002:INCR02004:RET2006:E2002A110G2000由分析可知代码最终结果正确第三条指令(ADRM)验证程序截图如下所示—P>1(20002000：I2002:I2004：2005:I>1(20002000：I2002:I2004：2005:I2QQ6:I2007：2008:2009:200A:200B：2QQC：200D：I200E：120OF：I2010：>e20502050>g20008810000188202050E3128F000AQQBAF7550055FF5F0011FFBAQQA7FF9901A9FF11000008:0007270F0F0F1F0:1F0F0F0F0F01230A55Flfi7991RRERB5551BA9A100012050R0=EA09 Rl=0008 R2=2050R3=ADBFSP=2780PC=2000 R6=EA00R7