微程序控制和设计.doc

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1、成绩：实验报告课程名称：计算机组成原理实验实验项目：微程序控制和设计姓名：舒鹏专业：网络工程班级：11-3学号：计算机科学与技术学院实验教学中心2013年6月24日实验项目名称：微程序控制和设计一、实验目的综合运用所学计算机原理知识，设计微程序实现题目规定的指令。二、实验内容在做综合实验时，可以用COP2000计算机组成原理实验软件输入、修改程序，汇编成机器码并下载到实验仪上，由软件控制程序实现单指令执行、单微指令执行、全速执行，并可以在软件上观察指令或微指令执行过程中数据的走向、各控制信号的状态、各寄存器的值。COP2000

2、软件的使用方法见第七章“COP2000集成开发环境使用”。也可以用实验仪自带的小键盘和显示屏来输入、修改程序，用键盘控制单指令或单微指令执行，用LED或用显示屏观察各寄存器的值。实验仪上的键盘使用方法见第六章“实验仪键盘使用”。在用微程序控制方式做综合实验时，在给实验仪通电前，拔掉实验仪上所有的手工连接的接线，再用8芯电缆连接J1和J2，控制方式开关拨到“微程序控制”方向。若想用COP2000软件控制组成原理实验仪，就要启动软件，并用快捷图标的“设置”功能打开设置窗口，选择实验仪连接的串行口，然后再按“连接COP2000实验仪

3、”按钮接通到实验仪。微指令格式：模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有24位控制位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。2）完成对R0，R1，R2，R3这四个寄存器的排序

4、工作，按R0-R3降序排序。3）排序采用冒泡排序法，分别对于R0和R1，R1和R2，R2和R3，三个关系进行判断。若一个关系的前者小于后者，则通过stack寄存器交换两者的值，若前者大于后者，则继续进行下一个关系的大小判断。三个关系依次判断一遍之后，可以保证四个数的最小的数在R3中。再对于三个关系依次判断一遍之后，可以保证第二小的数在R2中，再对于三个关系依次判断一遍之后，可以保证第三小的数在R1中，此时最大的数就在R0中，排序完成。4）循环执行了三次，用一个数记住循环计数，这个数存在EM中。每次执行一次循环之后就减1，当循环

5、计数为0时，程序结束。指令/微指令表：指令表一、实验用设备仪器及材料COP2000实验仪、导线若干、系统计算机。二、实验原理在综合实验中，模型机作为一个整体来工作的，所有微程序的控制信号由微程序存储器uM输出，而不是由开关输出。在做综合实验之前，先用8芯电缆连接J1和J2，这样实验仪的监控系统会自动打开uM的输出允许，微程序的各控制信号就会接到各寄存器、运算器的控制端口。此综合实验使用的指令是模型机的缺省指令/微指令系统。六、实验结果分析实验1：数据传送实验/输入输出实验1．在COP2000软件中的源程序窗口输入下列程序MOV

6、A,#12HMOVA,R0MOVA,@R0MOVA,01HINOUTEND2．将程序另存为EX1.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗口会显示出程序地址、机器码、反汇编指令。程序地址机器码反汇编指令指令说明007C12MOVA，#12立即数12H送到累加器A027D12MOVA,RO将R0中的内容送到累加器A047E12MOVA,@R0将R0中的内容作为地址送到A067FMOVA,01H将地址01H中的内容送到A3．按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC

7、及uPC如何工作。给出EX1.ASM程序跟踪结果。实验2：数据运算实验（加/减/与/或）1．在COP2000软件中的源程序窗口输入下列程序ADDCA,R1SUBA,@R0ANDA,#55HORA,02HEND2．将程序另存为EX2.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗口会显示出程序地址、机器码、反汇编指令。程序地址机器码反汇编指令指令说明0021ADDCA，R1累加器A的值加上寄存器R1加进位0222SUBA,@R0累加器A的值减去R0地址中的值0423ANDA,#55H累加器A的值与立即数55H按位与0624ORA,02H累

8、加器A的值与02H中的值按位或3．按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作。给出EX2.ASM程序跟踪结果。4．在了解数据运算的原理，可以加上一些数据传输指令给累加器A或寄存器R?赋值，再