计算机课程设计报告

一、 实验目的：（1） 通过微程序的编制、装入、执行，验证微程序控制器控制的工作方法。观察微程序的运行过程，为进行简单模型计算机实验做准备。（2） 通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。掌握计算机微程序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程。（3） 深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令，以提高学生对计算机机器指令理解，锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。二、 实验说明：要进行这项大型实验，必须清楚地懂得：（1）模型机的功能部件及其连接关系；（2）模型机每个功能部件的功能与具体组成；（3）模型机支持的指令格式；（4）模型机的微指令格式；（5）已实现的典型指令的执行实例，即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接；三、 实验内容：（1）完成总线数据传输控制实验。（2）完成简单模型计算机实验。（3）完成机器指令设计实验。可选择其中一项任务任务之一：在模型机上实现以下功能：a） 每次输入2个数，将这2个数相加，其和依次存入存储器地址为20H开始的3个单元，并送LED显示输出，以上操作循环执行3次后停机。b） 其中：设R0为循环计数器、R1为累加器、R2为变址寄存器，Ri就是R2c） INPUTDEVICE和OUTPUTDEVICE的端口地址皆为00H。任务之二：在模型机上实现以下功能：对输入开关上的数据和存储器某一单元中的数据进行加法操作，结果累计在存储器某一单元中，当累计值大于256时转而进行减法操作，即把此存储器单元中的值减去输入开关上的数据，结果送同一存储器单元，当操作结果小于0时再转而进行加法操作，使用显示灯上出现数据连续加，然后连续减，减到0时再连续加。这样连续加民、减直到拔动CLR结束程序运行为止。任务之三：1、 分析手动装入程序代码时，为什么必须要在微地址显示灯显示“”时，才从开关上置入指令代码？同时，在手动校验时，为什么只有当微地址显示灯显示“”时，发光管上显示的内容才是内存的数据？2、 若将OUT指令的操作码改为0101，则微程序必须做什么样的修改？3、 在微程序流程图上，最多还可以添加几条机器指令？四、实验要求：1） 根据实验内容完成各指导书中的实验数据的结果、分析和总结。2） 要求自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序）3） 设计测试程序、实验数据并上机调试。（4）设计报告内容：包括1）、设计目的；2）、实验内容和与之相关的逻辑结构图（可参考表1-8、9；表2-1；表2-15；表2-16、17、18；表2-21）；和（图2-15、3-1）。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）。（5）大型实验报告必须打印成册，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.各班学生须严格按照规定的时间上机,不得无故缺席、迟到早退，指导教师会严格考勤。计算机组成原理实验报告一、实验目的：通过微程序的编制、装入、执行，验证微程序控制器控制的工作方法。观察微程序的运行过程，为进行简单模型计算机实验做准备。通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。掌握计算机微程序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程。深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令，以提高学生对计算机机器指令理解，锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。二、实验内容和与之相关的逻辑结构分析图（1） 完成总线数据传输控制实验。（2） 完成简单模型计算机实验。（3） 完成机器指令设计实验。三、程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序）（1）无借位减。指令助记符：SUBDR,[ADDR]。SUB:无借位减记忆符DR：通用寄存器号（R3、R2、Rl、R0之一）ADDR：存储器直接地址，范围为OOH-FFH指令格式：二字节指令I7I6I5I4I3I2I1I0110101DRADDR指令第一字节的I7，I6=ll约定值，I5，I4，I3，I2=0l0l指令编号，编排在实验八已有的5条指令之后。指令功能：（ADDR）-（DR）-DR，影响Cy,Zi标志位。指令功能说明：存储器直接地址ADDR中内容减去寄存器SR中的内容，进位标志Cy不参加运算，结果送寄存器$只，当（ADDR）小于（DR）时，Cy=1,当（SR）等于（DR）时，Zi=l。微指令执行流程图35H

DA1-DA2—DR功能解释：第一操作数减第二操作数送通用寄存器24位微码：10000111110 87D801（2）带进位加。助记符：ADDCDR,[ADDR]。指令格式：二字节指令I7I6I5I4I3I2I1I0110110DRADDR指令第一字节的I7,16=11约定值,I5,I4,I3,12=0110指令编号，排在无借位减之后。指令功能：（SR）+（DR）+Cy-DR,影响Cy,Zi标志位。指令功能说明：存储器直接地址ADDR中内容加上寄存器SR中的内容再加上进位标志Cy,结果送寄存器SR,当（SR）+（DR）+Cy值大于255时，Cy=1，等于255时，Zi=1。用这条指令可实现多字节的加法操作。微指令流程图36HPC—AR,PC+lfPC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加124位微码：11011100010 DC4041J41HRAM—AR功能解释：存储器内容（指令第二字节）送地址寄存器24位微码：11000001000 C100421r42HRAM—DA1功能解释：存储器内容送第一操作数寄存器24位微码：001000010001r43HDR—DA2功能解释：通用寄存器内容送第二操作数寄存器24位微码：01010000000r44HDA1+DA2+Cy—DR功能解释：第一操作数加上第二操作数再加上Cy送通用寄存器24位微码：100001110103）C条件转移。助记符：JMPC[ADDR]。指令格式：二字节指令I7I6I5I4I3I2I1I011011100ADDR指令第一字节的I7,16=11约定值，I5,I4,I3,12=0111指令编号，排在ADDC之后。指令功能：若Cy=1，则ADDR—PC，影响Cy、Zi标志位。指令功能说明：当Cy=1时，ADDR中内容送指令计数器，否则顺序执行下条指令。微指令流程图37HPC—AR,PC+1fPC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加124位微码：11011100010 DC4046P6HRAM—DA1功能解释：存储器内容送第一操作数寄存器24位微码：00100001000 ,)47HJ4#条件散转转移，下地址为10H(箭头处为散转地址)24位微码：00000010010DA1—PC |功能解释：若Cy=1，第一操作数送计数器50H24位微码：0000000000051H24位微码：0000000000052H24位微码：11100100010 E44E0153H24位微码：11100100010 E44E01寄存器内容+1。助记符：INCDR。指令格式：二字节指令I7I6I5I4I3I2I1I0111000DR指令第一字节的17，16=11约定值，15，14，13，12=1000指令编号，编排在JMPC之后。指令功能：[DR]+1—PC，不影响Cy、Zi标志位。指令功能说明：把指令DR指示的通用寄存器内容加1后送回同一寄存器中。微指令流程图38HPC—AR,PC+1fPC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加124位微码：11011100010 DC4048[48HDR—DA1功能解释：存储器内容送第一操作数寄存器24位微码：001100000049HDA1+—DR功能解释：第一操作数加1送通用寄存器24位微码：10000111110 87C001(5)存储器内容送通用寄存器。助记符：LDADR,[ADDR]。指令格式：二字节指令I7I6I5I4I3I2I1I0111001DRADDR指令第一字节的17，16=11约定值，15，14，13，12=1001指令编号，编排在INC之后。指令功能：(ADDR)—DR,不影响Cy、Zi标志位。指令功能说明：存储器直接地址ADDR中内容送通用寄存器DR。微指令流程图39HPC—AR,PC+1fPC功能解释：指令计数器内容送地址寄存器，指令计数器加124位微码：11011100010 DC404A4AH

RAM—AR功能解释：存储器内容(指令第二字节)送地址寄存器24位微码：11000001000 C1004B4BHRAM—DA1功能解释：存储器内容送第一操作数寄存器24位微码：00100001000 21004C+4CHDA1-DR |功能解释：第一操作数送通用寄存器24位微码：10000111100 87C101(6)总程序。①流程图：②实验用机器指令汇编程序：主存地址机器指令码微程序入口地址一条机器指令注释00C030INR0,[PORTAR]送一个外部数据到R0010000表示输入端口号为0002C832STAR0,[30]将［30H］中的数送R0内存中，实现清零.033030表示［30H］内存04C130L1: INR1,[PORTAR]送一个外部数据到R1050000表示输入端口号为0006D936ADDCR1,[30H]带进位加•若CY=1表示大于

256=28-1.实现[30H]+R1+Cy=R1073030表示［30H］内存08C932STA[30],R1将R1中的数送［30H］内存中093030表示［30H］内存0ACC33OUT[30H],[PORTAR]输出30H里面的内容0B3030直接地址=30H0C0000端口地址PORTAR=00H0DDC37JMPC11H带进位跳转命令，判断30H是否为CY=1。若CY=1成立，跳转到L2,否则，顺序执行。0E110E表示［L2H］为0EH内存单元OFD034JMP[L1H]［L1H］单元中的内容送PC,程序按新的PC指示的地址进行。1004[L1H]=04H表示［L1H］为04H内存单元11C230L2: INR2,[PORTAR]送数到R2120000表示输入端口号为0013D635SUBR2,[30H]［30H］中的内容减去R1中的内容，进位标志Cy不参加运算，结果送R2,当［30H］中的内容小于R2时，Cy=1；当它们相等时，Zi=0。143030表示［30H］内存15CA32STA[30H],R2将R2中的数送［30H］内存中163030表示［30H］内存17CC33OUT[30H],[PORTAR]输出30H里面的内容183030直接地址=30H190000端口地址PORTAR=00H1ADC37JMPC[L1H]带进位跳转命令，判断30H是否为CY=1。若CY=1成立，跳转到L1,否则，顺序执行。1B04[L1H]=04H表示［L1H］为04H内存单元1CD034JMP[L2H]［L2H］单元中的内容送PC，程序按新的PC指示的地址进行。1D11[L2H]=0E表示［L2H］为0EH内存单元四、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。微代码：IKS X删陰住读肛他写入除反汇黠H断点徽岀址微代码BTOorsFUHCFSS3SZS1so\1CiB下址微指辔注释QOK01CLO8IXIOODODll]0O00DO0DQOiaOD匚二二二二二海二二二二二二蔦01HDC4OO2no111DOO1000000000000IDpr->AR,Fr=pc+1QZIiE.iomaOILODODIOlj0UU0DUUDOODQ11ewi-zbQ3HCDC010OOOODO001]0000D00DOIDQODj(D04HCl0035110ODODILIljD000D00OOODlOlRWI->AEQ5K820CO1100ODO10O00000D00DQODaOl06KCldLOI11UODODIOljD00uD00DOOD11107H41002001fl□DODIO0D000□00DIODaODEOM-汕吐0SKmom]con□00DOOn000nD00DOODQOlNULL,Q9HDZ4C0C110111DOO]0000D00DQ011ODPC->AR?PC=PC+10AHC40EQF1100D1DOO0D011100DOOHltr-、収R?舶装却0BKmom]oooODODOO0D□□0D□□DOODQOlNULLQCKsiomn00LODODIOlj0UU0DUUDC01101^r.i:dmQDSIC40EOE1100D1DOO00011100DQ0111DQ-沁E2Q礫颈0EH(68109LUO0D1onIIID000D100001001DA1-MJU70FH22001CCOLODO10O0D000D00D01HODUT->DA11UKriciomoenoODODOOlj0UU0DUUDOODOODNULL当前行：：！ 地址略工：LC辻制ICAFS1OI］微代玛查看曲口区：BS插入X刖薛|底运取|fe写入酱反汇族n断点馳地址微代码ETDO7EFWFE£3S2SISOCiN下址微指爼主释LOHOOODCOIJIJO000□3000DD0000□30000JH¥LLL1HOOODCOOODooomo00DD0000mooomHULLL2H000000IJIJOIJIJIJ□3000DD0000□30000JH¥LLL3HOOODOOOODooocoa00DD0000coaoocoNULLL4HonnacoOODooo□30n0DD0000rooooroNULLL5HOOODCOOODooomo00DD0000mooomHULLL6HonnacoOODooo□3000DD0000rooooroNULLL7HOOODOOOODooocoa00DD0000coaoocoHULLLBHonnacoOODooo□3000DD0000rooooroNULL19HOOODCOOODooomo00DD0000mooomHULLLAHonnacoOODooo□3000DD0000rooooroNULLLBH□OODOOODDooomo00□□0□00mooomHULLLCHDC4D1H31D111ma10DD0000comui江-沁?c-ic-iLDHO4BEDiODD001mi0Itt11□□maioiaDAi-M,Esgg装数1EMOOODiXiOODoooma00DD0000LoonomKULLLFH□OODOOOODooomo00□□0000mooomHULL2OH300DZ1uul100ma00DD00000100001DX-zDAl竺話订：D 地;1L梅云；-□进|CftFSWJM兀狂入X皿除佩读取fe写入脚融匚鋼H断亢微地址微代码EIDOTEFUHCF5S35Z51SOMClHnit徽扌詩注稈20Hanaozi001KO00000DO0OOaDlULIlXl]DE1->3A121H842501100001ooo0L00101aOCOOCO]DX1+HA2-5DE2£HC1Q0E3noULOOLOu0DO00OaD100011RATIHR108001ooo1030010000000aOCOOCOlDR-)M泗C1Q0Z51LOomOLO00D0UU0aD100101EWI-閒25H210026001ocoOLO00D0000aD1O0110RaM-汕辺E6HDZ40ET1LD111CTO]0D00000□1DU11]?l--^Ah,汽=；L+：27HC1Q0281LOocoOLO00D0000aD101OOORAH->AR28H0531010000010L100D0001aDCOOOOlDa1-；0J7泗21002A001ocoOLO00D0000aDIOLOIO2AHEW1D1111001OOD10D0001aomomiTU1-》pr,?r+|fl^trZBHCOQODOoooocoOOO00D0000aDCOOOOONULL2CHmaoDOoooom00000DUUU0aDiTirnXiONULLSIH□30ODOooo003ooo0000000aocoocooMl.2EHmaoDOoooomooo00DUUU0aDiTirnXiOHULLZBH000000ooooooooo00000000oooorooNULL30HIE^0D4no111ooo10DUUU0acimriioo?C沁?C-?Cl:当前行:o地瞬式:LC进制CATS

微代吗查看宙口INE拒八X刖际 佩品2 写八备反汇扁H斷.£逊地址林码ETOOTBFUNCFSS3sz3130CiR下址微指令注科30HDC40O4111]LilLirin1annnnDD0000100w-讣©Tr=p^-n31HBC40OB110LU0001a0000DDOOCOllO比-沁rc=rc-n32HDC4022110Lil0001a0000DDOLmoifl們”Tr=p-4i33HDC4024110Lil0001a0000DDOLCOIOO氏-沁ic=rc-ti34HDC4029110Lil0001a0000DDOLOIOOLTr=p-4i35HDC403DnoLiloao1aaaaaDDOL1110Lru-沁rc=nc-n36MBC4041noLilULILI1a0000DDlocoaoLI匚-沁IC-P7413THUC404B110Lil000100000DDloronon嘔FC=F1：-H3SMLiiXiOOEirnriocoULILI1]a0000DDnoixiiooNULL39HOCOOODCOOoco000aa0000DDOOOJOOONULL3AKLiiXiOOEirnriocoULILIaaLILILILIDDnoixiiooNULL3BKomooomoooo00000000000oooooooNULL3CMLiiXiOOEirnriocoULILIa1]LILILILIDDnoixiiooFULL3DHC1003E110oco0L0aa0000DDOL111103EH21003FCO]ocoOLDaaLILILILIDDUL1111L^A'.l>3A13FHsmo4o010LOO000000000001000000DR->I)A2犯H0TD0O11000011L11a11LILIDDOOiXIOOlDALDa2:Da,Cy^fCiL当前行：0 1■创1L略武：lo.it^LICAPStnw锻代码查看窗口卅荷入¥的总恳i疑幢可、瞥屁開H断点微地址BTOOTBmeFSS3S231soMC-B下址魁■酬50HooniiiiOOOLlOOotn00nn0000DaooililSULL53HQODOOLaooOOOoco0000□000DQODCOL叩JLL52HE4-110L11L001om10LILI□010DOODOOLnjki-沁pc+i有效53HB4410L11L001ooo10000010ooooroiDAL-^C, 有效54HaoDixioaoooooomU0LILI0000DOODCOO叩JLL55HOODCOOoooooootn00000000DOOOCOOSULL56HaoDixioaoooooomU0LILI□000DOODCOO叩JLL57HOODCOOooo000om00000000DOODCOOmJLL58HqodcoooooLIIJOOOJ00LILI0000DOODOOOMl-llseHaoDoooaooooooco0000□000DOODCOO叩JLL5AHOODiTiOoooooootn00nn0000DOODOOOSULL5BHOODCOOooo000om00000000DOODCOO刃JLL5CHaoDixioaoooooomU0LILI□000DOODCOOHULLT5IHOODCOOooooooOOJ00000000DOODCOOMl-llSIHaoDixioaoooooomU0LILI0000DOODCOO乩（LL5FHooomoooooooooo00000000oooomoHULLGOHaoDixiocoooooomU0LILI□000DOODCOO叩JLL当罚订：4」 地址4§£：1」进制IUKF5HWI主存:主存窗口-十煮进制插入X删陳 R品偻职R&I^AH断点插入X删陳 R品偻职R&I^AH断点+o+1+2+3+5+E+T+8+9+A+B+c十D+E00CO00C830Cl00D勺30C930cc3000DC11DO1004C200D630CA30cc3000DC04DO1100002000000000000000000000000000000000301A00000000000000000000000000000040000000000000000000000000ao00ao0050000000000000000000000000000000006Q000Q0000000000000000000000□000□07000000000000000000000000000000000800000