計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告1

1、<p><b>　　計(jì)算機(jī)組成原理</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：1、設(shè)計(jì)一個(gè)具有帶進(jìn)位加法和立即數(shù)尋址方式的模型機(jī)</p><p>　　2、設(shè)計(jì)一個(gè)具有帶進(jìn)位加法和條件跳轉(zhuǎn)的模型機(jī)</p><p>　　實(shí)驗(yàn)一：設(shè)計(jì)一個(gè)具有帶進(jìn)位加

2、法和立即數(shù)尋址方式的模型機(jī)</p><p><b>　　1、問(wèn)題描述</b></p><p>　　本題目設(shè)計(jì)的是一臺(tái)具有輸入、輸出、帶進(jìn)位加法、儲(chǔ)存和跳轉(zhuǎn)功能的模型計(jì)算機(jī)，并寫出工作程序和測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)目標(biāo)</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)完本

3、程序后，所設(shè)計(jì)模型機(jī)能夠完成從一個(gè)外設(shè)輸入一個(gè)數(shù)到指定的寄存器中，另外輸入立即數(shù)并將其存入另一個(gè)、寄存器中，兩數(shù)進(jìn)行進(jìn)位相加并將結(jié)果保存到第一個(gè)寄存器，輸出結(jié)果，并顯示。另外，實(shí)現(xiàn)無(wú)條件跳轉(zhuǎn)至開(kāi)始。</p><p><b>　　3、指令格式</b></p><p><b>　　4、設(shè)計(jì)微指令</b></p><p>　?。?/p>

4、1）定義指令碼，及定義一個(gè)下地址為08H</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)微指令編碼表</p><p><b>　?。?）微程序流程圖</b></p><p>　?。?）由編碼得到微程序</p><p>　　根據(jù)以上編寫的微程序，以及微指令代碼化的方法得到的微程序代碼為：</p><p>　　$M0

5、0018001</p><p>　　$M0101ED82</p><p>　　$M0200C048</p><p>　　$M08001001</p><p>　　$M0901ED83</p><p>　　$M0300B004</p><p>　　$M0401A205</p><

6、;p>　　$M05919A01</p><p>　　$M0A01ED86</p><p>　　$M0600E007</p><p>　　$M07028201</p><p>　　$M0B01ED8D</p><p>　　$M0D00E00E</p><p>　　$M0E00900F<

7、/p><p>　　$M0F030201</p><p>　　$M0C01ED90</p><p>　　$M1000D181</p><p><b>　?。?）寫工作程序</b></p><p><b>　　$P0000</b></p><p><b&

8、gt;　　$P0110</b></p><p><b>　　$P0222</b></p><p><b>　　$P0320</b></p><p><b>　　$P0401</b></p><p><b>　　$P0530</b></p&

9、gt;<p><b>　　$P0601</b></p><p><b>　　$P0740</b></p><p><b>　　$P0800</b></p><p>　?。?）建立聯(lián)機(jī)操作文件</p><p>　　為了從PC機(jī)下載工作程序和微程序，需要建立聯(lián)機(jī)操作文

10、件，該文件是普通的文本文件，擴(kuò)展名為TXT，可用記事本來(lái)建立的，要求：</p><p>　　測(cè)試用的工作程序排在文件的前面，每個(gè)內(nèi)存地址及代碼占一行；</p><p>　　微指令代碼排在文件的后面，每個(gè)微地址及微指令代碼占一行；</p><p>　　（7）按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)驗(yàn)線路</p><p>　　實(shí)驗(yàn)采用復(fù)雜模型機(jī)系統(tǒng)連線圖，電路圖如下

11、：</p><p><b>　?。?）運(yùn)行</b></p><p>　　（a）系統(tǒng)與PC機(jī)聯(lián)機(jī)</p><p>　　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DB型9針RS-232C串口插座，使用配套的串行通信電纜分別插在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及PC機(jī)的串口，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與PC機(jī)的聯(lián)機(jī)操作。</p><p>　?。╞）下載工作程序和微程序</p&

12、gt;<p>　　使用唐都軟件將工作程序和微程序下載到實(shí)驗(yàn)箱的內(nèi)存和控制存儲(chǔ)器中。其中，自帶電 線的實(shí)驗(yàn)箱用NCMP53軟件，啟動(dòng)軟件后使用F4[裝載]進(jìn)行下載；外接電源線的實(shí)驗(yàn)箱用CMPP軟件，啟動(dòng)軟件后在菜單中選擇[轉(zhuǎn)儲(chǔ)]/[裝載]進(jìn)行下載。</p><p><b>　?。╟）運(yùn)行</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)原理圖，及數(shù)據(jù)流程圖如下：</

13、p><p>　　（9）調(diào)試以及調(diào)試過(guò)程（把寫好的程序下載到唐都實(shí)驗(yàn)箱，打開(kāi)軟件復(fù)雜模型機(jī)的原理圖，按步驟點(diǎn)擊單步運(yùn)行，查看運(yùn)行的指令和微指令的過(guò)程）</p><p><b>　　調(diào)試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：</b></p><p>　　剛開(kāi)始時(shí)點(diǎn)擊時(shí)，機(jī)器不運(yùn)行。</p><p>　　DR1與DR2相加結(jié)果不正確。</p>

14、<p>　　從R0到內(nèi)存STA存數(shù)指令的存數(shù)操作有誤，R0-B打開(kāi)的同時(shí)把AR的LDAR也打開(kāi)了，造成指向內(nèi)存單元改變。也就造成輸出時(shí)的數(shù)據(jù)不正確和。</p><p>　　修改上一條錯(cuò)誤后，誤把R0數(shù)據(jù)存在01單元，覆蓋了原來(lái)的指令，當(dāng)跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)回到原來(lái)程序的開(kāi)頭時(shí)，執(zhí)行第二次就發(fā)生了錯(cuò)誤。</p><p>　　所以針對(duì)以上問(wèn)題，都一一地找到相應(yīng)的錯(cuò)誤之處和解決方法：</

15、p><p>　　a1、連線有錯(cuò)誤，檢查后發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之處，并改正</p><p>　　b2、改變s3到s0 ，改為1001（帶進(jìn)位加法）</p><p>　　c3、由于疏忽造成，修改對(duì)應(yīng)的LDAR開(kāi)關(guān)編碼</p><p>　　d4、修改$P程序，存到?jīng)]用的內(nèi)存</p><p>　　上述問(wèn)題解決之后，程序便可運(yùn)行出結(jié)果。<

16、/p><p><b>　　（10）運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　在上圖中會(huì)執(zhí)行INPUT到R0，然后從內(nèi)存中取出一個(gè)數(shù)放到DR2中，R0內(nèi)的數(shù)放到DR1中，DR1+DR2+cy放到R0中，再將R0內(nèi)的數(shù)顯示到LED上。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)二：設(shè)計(jì)一個(gè)具有帶進(jìn)位加法和條件跳轉(zhuǎn)的模型機(jī)</p><p><b&

17、gt;　　1、問(wèn)題描述</b></p><p>　　本題目設(shè)計(jì)的是一臺(tái)具有輸入、輸出、數(shù)據(jù)傳送、帶進(jìn)位加法、條件跳轉(zhuǎn)，停機(jī)功能的模型計(jì)算機(jī)，并寫出工作程序和測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)。</p><p><b>　　2、指令格式</b></p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)微指令</b></p>

18、<p>　　（1）定義一個(gè)下地址為20H</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)微指令</b></p><p>　　（3）畫(huà)出微程序流程圖</p><p><b>　　(4) 微程序代碼</b></p><p>　　根據(jù)以上編寫的微程序，以及微指令代碼化的方法得到的微程序代碼為：</

19、p><p>　　$M00018001</p><p>　　$M0101ED82</p><p>　　$M0200C060</p><p>　　$M200180C1</p><p>　　$M1101ED83</p><p>　　$M0300D181</p><p>　　$M21

20、01A404</p><p>　　$M0401B205</p><p>　　$M05919A01</p><p>　　$M22019201</p><p>　　$M23001001</p><p>　　$M24030201</p><p>　　$M25018025</p><

21、p>　　（5）設(shè)計(jì)工作程序代碼，以測(cè)試微程序</p><p><b>　　$P0035</b></p><p><b>　　$P0124</b></p><p><b>　　$P0235</b></p><p><b>　　$P0314</b><

22、;/p><p><b>　　$P0444</b></p><p><b>　　$P0500</b></p><p><b>　　$P0607</b></p><p><b>　　$P0750</b></p><p>　?。?）按照實(shí)驗(yàn)一

23、建立聯(lián)機(jī)文檔并按照書(shū)本《計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)》的附錄2（系統(tǒng)連線參考圖）進(jìn)行連線。</p><p><b>　?。?）運(yùn)行與調(diào)試</b></p><p>　　把程序下載但唐都實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試。</p><p>　　通過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題：</p><p>　　A、 不知道R1、R2、R0三個(gè)寄存器的關(guān)系（請(qǐng)教老師解決

24、）。</p><p>　　運(yùn)行第一條指令后便停滯，不再執(zhí)行下面的操作。</p><p>　　解決a后，從輸入模塊輸入到R1或R2都不能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　條件跳轉(zhuǎn)指令后，執(zhí)行非設(shè)計(jì)程序，程序跑飛了。</p><p>　　通過(guò)前面的幾次實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)獲得部分解決方法的經(jīng)驗(yàn)</p><p>　　B1、檢查連線未能發(fā)現(xiàn)問(wèn)

25、題，估計(jì)可能是哪里接觸不良，故而棄之，換實(shí)驗(yàn)箱，重新調(diào)試，發(fā)現(xiàn)可以運(yùn)行的。</p><p>　　C2、自己未能找出錯(cuò)誤所在，請(qǐng)教老師，指出連線上，我們?nèi)圆捎玫氖窃瓉?lái)電路圖，因而沒(méi)有把R1、R2寄存器連到電路中。</p><p>　　D3、未設(shè)置好跳轉(zhuǎn)的方向，最后使其跳轉(zhuǎn)到停機(jī)指令，使其處于停機(jī)狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）運(yùn)行結(jié)果</b&

26、gt;</p><p>　　程序會(huì)先從SW讀一個(gè)數(shù)放到R1中，然后將R1內(nèi)的數(shù)轉(zhuǎn)移到R0中，然后將R0內(nèi)的數(shù)放到DR1，R1中的數(shù)放到DR2，然后DR1+DR2+cy放到R0中，然后將R1內(nèi)的數(shù)顯示到LED上，下一步就進(jìn)入了停機(jī)的死循環(huán)。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)總結(jié)與心得體會(huì)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)鞏固和實(shí)踐了本學(xué)期

27、所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)。我沒(méi)有單純的為設(shè)計(jì)指令而設(shè)計(jì)指令，而是采取了以所要實(shí)現(xiàn)的功能為驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而決定需要哪些指令，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣不僅達(dá)到了設(shè)計(jì)指令的目的，而且體驗(yàn)到了指令在實(shí)際編程中的工作方式，加深了對(duì)機(jī)器指令的理解。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)指令實(shí)現(xiàn)了“一個(gè)具有帶進(jìn)位加法和立即數(shù)尋址方式的模型機(jī)”，在指令設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了很多的問(wèn)題，我最初設(shè)想了三種方案，經(jīng)過(guò)跟同學(xué)討論否定了一種，后又在老師的指導(dǎo)

28、下，分析了另外兩種方案，最終選擇了通過(guò)P3測(cè)試，在微程序內(nèi)部實(shí)現(xiàn)流程轉(zhuǎn)移。這種方法不僅使得指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單，而且由于采用硬件實(shí)現(xiàn)，速度很快，而我原來(lái)的那兩套方案都是用軟件實(shí)現(xiàn)類似功能，速度慢，且邏輯復(fù)雜，不符合指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求。通過(guò)這個(gè)方案選擇的過(guò)程，我加深了指令系統(tǒng)性能要求的理解，對(duì)指令系統(tǒng)的工作方式有了更清晰的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)之前，我對(duì)程序計(jì)數(shù)器PC的理解并不深刻，經(jīng)常會(huì)將其和微

29、程序的地址控制邏輯弄混。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才真正理解：PC就是一個(gè)地址指針，只能指示內(nèi)存單元。在我設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)中，經(jīng)常需要修改PC的值來(lái)實(shí)現(xiàn)某些功能?，F(xiàn)在我已經(jīng)初步體會(huì)到PC的強(qiáng)大功能和在指令執(zhí)行過(guò)程中的重要地位。</p><p>　　通過(guò)這一周的學(xué)習(xí)，我對(duì)計(jì)算機(jī)各部件的組成和功能有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)，對(duì)內(nèi)存、地址寄存器、通用寄存器、數(shù)據(jù)緩沖器、指令寄存器、程序計(jì)數(shù)器PC以及ALU等部件協(xié)同工作的方式和過(guò)程有了更