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计算机组成原理实验实验报告.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.12M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    __计算机__学院_网络工程_专业__3_班______组、学号 3109006556 姓名_曹祥仪_协作者___________ 教师评定_____________ 实验题目_基本模型机设计与实现______________________ 1. 实验目的与要求： 实验目的： 1．在掌握部件单元电路实验的基础上，将微程序控制器模块与运算器模块、存 储器模块组合成一起，组成一台基本模型计算机。 2．用微程序控制器来控制模型机的数据通道。 3．通过 CPU 运行五条机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系， 建立利用指令控制整机（输入、输出、运算、存储系统）的概念。 实验要求： 实验前，要求做好实验预习，学会用基本的五条机器指令编写程序。实验过程中， 要认真进行实验操作，仔细思考实验有关的内容，把自己想不太明白的问题通过 实验去理解清楚，争取最好的实验结果，达到预期的实验教学目的。实验完成后， 要求写出实验报告。 2. 实验方案： 1．按下图连接实验线路，仔细检查无误后通电： 2．用基本的五条机器指令编写实验程序。 程序如下：（地址和内容都是十六进制，机器指令的前 4 位为操作码。） 地址 内容 助记符 说明 00 00 IN R0, 80H 80H R0。数据 80H 从实验仪左下方“INPUT DEVICE”
    10 0A 20 0B 30 0B 40 00 01 01 02 03 04 05 06 07 08 0A 0B 中的 8 位数据开关 D7～D0 输入，存入 R0 寄存器。 ADD R0, (0A) (R0)+(0A) R0。R0 寄存器的内容与存储器 0A 地址 单 元的内容相加，结果存入 R0 寄存器。 STA(0B), R0 R0 (0B)。R0 寄存器的内容与存入存储器 0B 地址单 元。 OUT BUS, (0B) (0B) BUS。通过总线输出存储器 0B 地址单元的内 容。 JMP 00 00 PC。无条件转移到 00 地址。 存储器 0A 地址单元的数据，可自定。 求和结果保存在存储器 0B 地址单元。 微指令的微代码如下：（内容是十六进制） 十六进制地 八进制地 址 0D 0E 0F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 址 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27 30 内容 018202 0FE000 15A000 92ED01 94ED01 17A000 018001 182000 010A07 81D100 100A07 118A06 十六进制地 址 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 八进制地址 内容 00 01 02 03 04 05 06 07 10 11 12 13 14 108101 82ED01 48C000 04E000 05B000 06A201 019A95 0DE000 011000 83ED01 87ED01 8EED01 96ED01 3．修改和编写实验仪 RAM 和 ROM 数据。 3. 实验结果和数据处理： 实验结果记录表：
    题 号 选项 指令 输入指令 IN 加法指令 ADD 传送指令 STA 输出指令 OUT 无条件跳转指令 JMP ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ A A C A A A A A B A A B A B A 80H C B A A 练习操作题记录表：(注意：题目不用写入实验报告） 表 4.6： 输入数据 81 表 4.7： 程序 RAM 中 0A 地址的内容 05 运行结果 81 微地址（八进制） S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 06 表 4.8： 0 1 1 0 0 0 0 1 1 A 001 B 101 C 000 UA5~UA0 000001 微地址（十六进制） 内容（六位十六进制表示的微指令代码） 06 019A61 表 4.9：修改后的机器指令程序： 地址 内容 00 00 助记符 IN RO,80H 说 明 80H R0。数据 80H 从实验仪左下方 “INPUT DEVICE”中的 8 位数据开关 D7～D0 输入，存入 R0 寄存器。 01 02 03 04 05 06 07 08 06 0A 20 0B 30 0B 40 00 SUB R0,(0A) (R0)+(0A) R0。R0 寄存器的内容与存 储器 0A 地址单元的内容相加，结果存 入 R0 寄存器。 STA(0B),R0 R0 (0B)。R0 寄存器的内容与存入存储 器 0B 地址单元。 OUT BUS,(0B) (0B) BUS。通过总线输出存储器 0B 地 址单元的内容。 JMP 00 00 PC。无条件转移到 00 地址。
    0A 01 表 4.10： 存储器 0A 地址单元的数据，可自定。 输入数据 程序 RAM 中 0A 地址的内容 减法结果 81 05 7C 4. 结论 （1）微指令控制器控制着运算的操作使运算器有条不紊的工作。 （2）经过实验证明，所有的实验结果与理论值一致。 5. 问题与讨论及实验总结 （1）程序运行前必须对微地址清零。拨动实验仪右下角清零开关 CLR（1→0→1） 后，观看实验仪右上方的微地址显示灯（UA0-UA5）是否全为零，若全为零，则 正确，若不全为零，说明有问题，要检查。 （2）使用单步微指令运行程序，单击该系统第三行的“单步微指令”图标即可。 （3）在每次单步执行一条微指令的过程中，都要观察屏幕动态流线显示的运行 结果，根据屏幕显示的结果分析与该条微指令的格式和功能是否一致。若不一致， 必须检查原因。 （4）上面程序的运行中，每执行完一条机器指令，微地址都要返回到 01，是应 为取下一条指令作准备。
    （5）在每一条机器指令的执行过程中，第一个 CPU 周期，取指令阶段是由下列 微指令组成：01 02。它们完成的操作是：PC AR，M DR，DR IR，PC+1。 6. 思考题： （1）上面程序的运行中，为什么每执行完一条机器指令，微地址都要返回到 01？取指令阶段是由那些微指令组成？它们完成了什么操作？ 答：微地址要返回到 01，是应为为取下一条指令作准备。在每一条机器指令的 执行过程中，第一个 CPU 周期，取指令阶段是由下列微指令组成：01 02。它 们完成的操作是：PC AR，M DR，DR IR，PC+1。 （2） 表 4.11： 地址 内容 00 00 助记符 IN R0，X 01 00 IN R1，Y 02 0A ADD R0，R1 STA（OB），R0 说 明 X→R0。数据 X 从实验仪左下方 “INPUT DEVICE”的 8 位数据开关 D7-D0 输入，存入 R0 寄存器。 Y→R1。数据 Y 从实验仪左下方 “INPUT DEVICE”的 8 位数据开关 D7-D0 输入，存入 R1 寄存器。 (R0)+(R1) →R0。R0 寄存器的内容与 R1 寄存器的内容相加，结果存入 R0 寄存器 R0→（OB）。R0 寄存器的内容存入存 储器 OB 地址单元。 03 04 05 06 07 08 0A 00 20 0B 30 0B 40 00 10 X+Y 表 4.12： 输入数据 输出结果 88H 89H OUT BUS，（OB） （OB）→BUS。通过总线输出存储器 OB 地址单元的内容。 JMP 00 00→PC。无条件转移到 00 地址。 00 是转移地址。 OA 是存放加数的地址，OA 的内容 01 是加数。可自定。 求和结果保存在存储器 00 地址单元。
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