实验五 带移位模型机设计与实现

1、计算机学院 计算机科学与技术 专业 班_组、学号310 姓名 协作者_ 教师评定_实验题目 带移位运算模型机的设计与实现_1. 实验目的与要求：（1）熟悉由微程序控制器控制模型机的数据通道。（2）掌握机器指令的使用和编程。（3）学习设计与调试计算机的基本步骤及方法。（4）记录程序运行过程的数据和结果，按记录填写答题框，完成练习操作题，观察程序的执行过程并记录运行结果。2. 实验方案：一、实验连线在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。二、实验程序结合基本模型机所学的五条指令和本实验介绍的移位指令，编写的实验程序已存在磁盘里，文件名为EX2，该程序包括机器指令程序和微指令程序，在程序中地址

2、和内容都是十六进制，机器指令的前4位操作码。三、实验步骤与PC机联机将上面的实验程序（EX2）下载到实验仪里，该程序包括机器指令程序和微指令程序，机器指令程序装入6116存储器里，微指令程序装入E2PROM2816控制存储器里。（1）实验程序下载操作步骤：1、开机后，启动Windows系统，双击桌面上的“组成原理实验”快捷图标，即可进入DVCC组成原理实验系统主画面。2、单击该系统第三行的打开图标，即可出现文件框，选择文件名EX2并打开之。3、此时左边的编辑窗口“新文件”变为“EX2”，在该窗口里显示EX2的源文件，它包括机器指令程序和微指令程序的微代码，$P开头是机器指令程序，$M开头是微指

3、令程序的微代码。4、单击“调试”图标，把打开的源文件下载到实验仪里，在下载过程中屏幕下方出现“正在传送文件”的提示，当文件传送完毕，提示消失。5、文件传送完毕，要检查源文件是否正确传送到实验仪RAM和ROM里，首先检查实验仪RAM的内容，单击“程序RAM”打开该窗口，查看此时显示的地址和内容与实验程序中机器指令的地址和内容是否一致，若不一致，重复4的操作，若一致，就单击菜单栏中“调试”菜单，然后选择并单击“刷新数据”或按“F5”热键对“程序RAM”窗口显示的程序进行刷新。刷新完成后，再查看此时显示的地址和内容与实验程序中机器指令是否一致，若不一致，则要检查用户接线是否正确或实验仪其他存在的问题

4、。6、然后再检查实验仪ROM的内容，单击“程序ROM”打开该窗口，查看此时显示的地址和内容与实验程序中机器指令的地址和内容是否一致，若不一致，重复4的操作，若一致，就单击菜单栏中“调试”菜单，然后选择并单击“刷新数据”或按“F5”热键对“程序ROM”窗口显示的程序进行刷新。刷新完成后，再查看此时显示的地址和内容与实验程序中机器指令是否一致，若不一致，则要检查用户接线是否正确或实验仪其他存在的问题。7、经过上面5、6操作的检查后，若程序正确，就可以运行程序。(2) 写微程序：与PC联机，将实验微程序装入TDNCM机中或脱机时手动将本实验微程序写入TDNCM中，手动写入的具体方法如下：（A）编程

5、将编程开关置为PROM(编程)状态。 将实验板上STATEUNIT中的STEP置为“STEP”，STOP置为“RUN”状态。 用二进制模拟开关置微地址A5-A0 (如图22须将此6线排针接开关单元)。 在MK24-MK1开关上置微代码，24位开关对应24位显示灯，开关量为“0”时灯亮，开关量为“1”时灯灭。 启动时序电路(按动启动按纽START)，即将微代码写入到E2PROM 2816的相应地址对应的单元中。 重复步骤，将本实验给出的十六进制格式文件转换的二进制代码写入2816。 （B）校验 将编程开关设置为READ(校验)状态。 将实验板的STEP开关置为“STEP”状态，STOP开关置为“

6、RUN”状态。 用二进制开关置好微地址A5-A0。 按动START键，启动时序电路，读出微代码观察显示灯MD24MD1的状态 (灯亮为“0”，灭为“1”)，检查读出的微代码是否与写入的相同。如果不同，则将开关置于PROM编程状态，重新执行(A)即可。(C) 写程序使用控制台KWE和KRD微程序进行机器指令程序的装入和检查。 ： 使编程开关处于RUN”，STEP为“STEP”状态，STOP为“RUN”状态。 拨动总清开关CLR(01)，微地址寄存器清零，程序计数器清零，然后控制台SWB，SWA开关置为“0 1”，按动一次启动开关START，微地址显示灯显示“”， 再按动一次START，微地址灯显

7、示“”，此时数据开关的内容置为要写入的机器指令，按动两次START键后，即完成该条指令的写入。若仔细阅读KWE的流程，就不难发现，机器指令的首地址总清后为00H，以后每个循环PC自动加1，所以，每次按动START，只有在微地址灯显示“”时，才设置内容，直到所有机器指令写完。 写完程序后须进行校验。拨动总清开关CLR(01)后，微地址清零。PC程序计数器清零，然后使控制台开关SWB，SWA为“0 0”，按动启动START，微地址灯将显示“；再按START，微地址灯显示为“”；第3次按START，微地址灯显示为“”；再按START后，此时输出单元的数码管显示为该首地址中的内容。不断按动START，

8、以后每个循环PC会自动加1，可检查后续单元内容。每次在微地址灯显示为“”时，是将当前地址中的机器指令写入到输出设备中显示。3. 实验结果和数据处理：实验结果记录表：选项指令号题第一条输入指令INA20HAAA加法指令ADDBBAAAAA带进位循环左移指令RLCBAAAB第二条输入指令IN81H带进位循环右移指令RRCBABB循环左移指令RLBABBB传送指令STAABAA输出指令OUTBA无条件跳转指令JMPAC练习操作记录表：(注意：题目不用写入实验报告）表5.6：微地址（八进制）S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 A B CUA5UA0 06 1 0 1 1 1 0 0 1

9、 10011010000 0 0 0 0 1表5.7：微地址（十六进制）内容（六位十六进制表示的微指令代码）06019AB9表5.8：修改后的机器指令程序：地址内容 助记符 说 明0000IN R0,30H30HR00350 RRR0寄存器的内容循环右移一次，结果送R00D600D的内容60是加数，可自定0110AND R0,(0D)R0内容与存储器0D地址单元内容进行逻辑与运算，结果送R0表5.9：输入数据程序RAM中0D地址的内容循环右移（RR）的移位结果逻辑乘结果B76010204. 结论通过带移位模型机和DVCC组成原理实验系统软件对多条指令的执行可得各指令的执行的详细过程和操作结果，

10、而且通过修改实验程序所得的实验结果也符合实际要求，表明实验步骤正确。5. 问题与讨论及实验总结1) 每执行一条指令都必须观察实验仪上微程序控制单元中的微地址显示灯（UA0UA5）和屏幕下面显示的微地址（Addr）是否与带移位运算模型机流程图一致，分析指令的执行过程正确。2) 在DVCC组成原理实验系统中修改RAM和ROM的控制指令和微指令后都必须在实验系统菜单栏中点击“刷新数据”，否则无法达到修改目的，实验仪模拟机并没有导入修改后的新数据。3) A8、A9是2：4译码电路的输入端，Y0、Y1、Y2、Y3是译码器的输出端，其中Y0为SW-B，Y1为CE，Y2为LED-B，Y3为空。4) 将十六进

11、制的微代码的第一字节和第三字节内容对换后输入，即从开关MK24开始，先输第三字节，再输第二字节，最后输第一字节，而十六进制的地址要转化为八进制输入，内容要转化为二进制输入。实验总结：通过此综合实验，我进一步深入地了解计算机系统的内部结构和原理，熟悉了由微程序控制器控制模拟机的数据通道，掌握有关机器指令如何编写、修改以及使用的问题，学会用软件执行各种指令和完成指定的操作，同时懂得了如何修改实验程序而得到所要运行的程序，除此之外，还学习了设计与调试计算机的基本步骤及方法，操作时得到的实验值和对微指令推断得到的理论值是一致的。说明在实验中没有误操作出现。通过对实验仪的操作与观察，熟悉了微程序控制器对模型机数据通道的控制，也掌握了4条移位指令的使用。从中体会到计算机模型机的强大功能,这对以后的学习有所帮助。6. 思考题：（1）答：因为机器指令放在内存中，而AR标出的是一个字节的储存单元，要取出两个字节就必须进行两次取址，取址后要使PC加1才能执行下一条微指令，所以双字节机器指令都有PCAR,PC+1这一条取址微指令。（2）表5.10：地址内容 助记符 说 明0000IN R0,10H10HR00710STA(0E),R0R0寄存器内容送存储器0E地址单元0110ADD