计算机组成原理实验8报告Word格式文档下载.docx

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符号

尾数

其中，第16位为符号位，数值表示范围是：

-32768--32767。

2、指令格式：

（1）算术逻辑指令

设计9条单字长算术逻辑指令，寻址方式采用寄存器直接寻址。

其格式如下：

7654

32

10

OP-CODE

rs

rd

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

指令

CLR

MOV

ADD

SUB

INC

AND

NOT

ROR

ROL

其中OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：

rs或rd

选定寄存器

00

Ax

01

Bx

10

Cx

（2）存储器访问及转移指令

存储器的访问有两种，存数和取数。

它们都使用助记符MOV，但操作码不同。

转移指令只有一种，及无条件转移（JMP）。

指令格式如下：

76

54

M

OP-CODE

rd

D

其中OP-CODE为操作码，rd为寄存器。

M为寻址模式，D随M的不同其定义也不同，如下表所示：

操作码表

00

01

10

指令说明

写存储器

读存储器

转移指令

寻址模式表

寻址模式M

有效地址E

D定义

说明

E=（PC）+1

立即数

立即寻址

E=D

直接地址

直接寻址

11

E=100H+D

扩展直接寻址

（3）I/O指令

输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：

操作码表

addr

其中，当OP-CODE=0100且addr=10时，从“数据输入电路”中的开关组输入数据；

当OP-CODE=0100且addr=01时，将数据输入到“输出显示电路”中的数码管显示。

3、指令系统：

本实验共有十四条基本指令，其中算术逻辑指令8条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条。

下表列出了各条指令的格式，汇编符号和指令功能。

4、设计微代码：

设计三个控制操作微程序：

存储器读操作（MRD）：

拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“00”时，按“单步”键，可对RAM连续读操作。

存储器写操作（MWE）：

拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“10”时，按“单步”键，可对RAM连续写操作。

启动程序（RUN）：

拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2为“11”时，按“单步”键，即可转入到第01号“取指”微指令，启动程序运行。

本系统设计的微程序字长共24位，其控制位顺序如下：

24

23

22

21

20

19

18

17

16

151413

121110

987

6

5

4

3

2

1

S3

S2

S1

S0

M

Cn

WE

1A

1B

F1

F2

F3

uA5

uA4

uA3

uA2

uA1

uA0

F1、F2、F3三个字段的编码方案如下表：

F1字段

F2字段

F3字段

选择

000

LDRi

RAG

P1

001

LOAD

ALU-G

AR

010

LDR2

RCG

P3

011

自定义

100

LDR1

RBG

P2

101

LAR

PC-G

LPC

110

LDIR

299-G

P4

111

无操作

流程图：

三、实验参考代码：

4、实验内容：

本实验完成的是计算及验证实验结果，即输入开始数据，做完运算后计算结果是否正确。

计算公式：

Cx＝2（Ax/2+Bx+3）,观察估计结果值与实验输出结果值是否相等。

5、实验步骤：

1．连接硬件系统，电路图如图所示。

（连线时应按如下方法：

对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己横在横排插座上；

对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。

）

在图上更改如下连线：

断开控制总线C1----C6和F4----F1上的接线

数据输入电路DIJ1接数据总线BD7----BD0

数据输入电路DIJ2接数据总线BD15----BD8

数据输入电路DIJ-G接I/O控制电路Y3

微控器接口UAJ1接控制开关电路UA5----UA0

脉冲源及时序电路fin接脉冲源及时序电路f/8

脉冲源及时序电路T4--T1接控制总线T4--T1

控制开关电路CA1接控制总线E4

控制总线CA2接控制总线E5

2.实验步骤：

写微代码-----读微代码并验证结构---写机器指令----读机器指令及验证机器指令----运行程序

（机器指令存放在RAM里，断电丢失，故断电后需重新输入）

本实验的机器指令程序代码如下：

Ax----11HBx----53H结果是72H

实验心得：

本次课程设计完成的是一个具有复杂运算功能的模型机。

通过构造一个指令系统，编写机器指令以实现一个较为复杂的算术运算功能，即通过输入数据，我理解了各个器件的功能与作用，微地址的使用与机器指令的设计。

由于对知识的不熟悉，实验开始时进程比较慢，遇到了许多问题，但通过前面几次的基础实验逐渐对实验的流程和实验仪器更熟悉，做实验的速度明显加快。

并且按照实验指导书提供的实验步骤，开始逐步练习，按照指导书实验八的实验步骤连接线路。

设计了机器指令之后，由于实验设备问题或是实验过程中粗心大意常常遇到一些错误，如机器代码的错误输入、实验的错误连线以及输出显示的出错等等……致使实验结果与预期的结果不相符。

通过与同学们沟通讨论，认真研究以后修改了一些相关的机器指令之后反复测试，最后得出了正确的实验结果。