农林大学计算机组成原理课程实习报告模板新.docx
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农林大学计算机组成原理课程实习报告模板新
福建农林大学金山学院
课程实习报告
课程名称：
计算机组成原理
实习题目：
普通的加、减法指令
姓名：
柳继曾
系：
机电与信息工程系
专业：
计算机科学与技术
年级：
2011级
学号：
116708013
指导教师：
吴浩
职称：
助教
2013年6月29日
福建农林大学计算机与信息学院计算机类
课程实习报告结果评定
评语：
能够参加课程实习，认真完成任务
（20分）
实习报告格式符合要求，内容完整
（20分）
流程图、电路图正确，文字叙述正确
（25分）
对所学知识的理解程度及分析问题的能力
（35分）
成绩：
指导教师签字：
评定日期：
目录
1．实习的目的和任务1
2．实习要求1
3．实习地点1
4．主要仪器设备（实验用的软硬件环境）2
5.实验原理2
5.1模型机逻辑框图2
5.2指令系统与指令格式3
5.3微程序的设计及其实现方法3
5.4时序的设计安排5
6．实验步骤6
7.实验连线图与结果图9
8.结束语9
9.参考文献9
普通的加、减法指令
1．实习的目的和任务
《计算机组成原理》是一门理论性和实践性非常强的课程，学生仅仅通过课堂教学来获取理论知识是远远不够的，必须加强实践教学，通过亲自动手，巩固课堂知识、提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力，并从成功和失败的体验中得到锻炼，才能够掌握和运用所学到的理论知识来解决实际问题，达到学以致用的目的。
除此之外，《计算机组成原理课程实习》为学生提供了一次学习综合运用所学知识去解决实际问题的锻炼。
《计算机组成原理课程实习》是学生学习《计算机组成原理》课程期间的一个重要教学环节。
通过实习总结计算机组成原理课程的学习内容：
算术逻辑运算单元、通用寄存器单元、进位控制与通用寄存器判零、存储器和总线、微程序控制单元、堆栈寄存器、指令部件模块等内容。
为将来从事专业工作打下基础，培养良好的职业道德和严谨的工作作风。
2．实习要求
了解并掌握计算机组成原理设计的一般方法，具备初步的独立分析和设计能力；通过该课程设计的学习，总结计算机组成原理课程的学习内容，算术逻辑运算单元、通用寄存器单元、进位控制与通用寄存器判零、存储器和总线、微程序控制单元、堆栈寄存器、指令部件模块。
提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力。
3．实习地点
明南副201实验室
4．主要仪器设备（实验用的软硬件环境）
ZYE1603B计算机组成原理实验仪一台
PC机一台
5.实验原理
在本设计中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。
在各个模块实验中，各模块的控制信号都是由实验者手动模拟产生的。
而在真正的实验系统中，模型机的运行是在微程序的控制下，实现特定指令的功能。
计算机从内存取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令和与之相匹配的序列来完成，即1条机器指令对应一个微程序。
5.1模型机逻辑框图
简单的模型计算机由算术逻辑运算单元、微程序单元、堆栈寄存器单元、累加器、启停、时序单元、总线和存储器单元组成。
下图为较典型的实验计算机整体逻辑框图：
5.2指令系统与指令格式
实验平台内采用的是8位数据总线和8位地址总线方式，设计指令系统时，主要考虑的是指令的类型，寻址方式和编码方式。
指令类型包括算术/逻辑运算类指令、移位操作类指令（带进位或不带进位）、数据传送类指令、程序跳转指令（有条件或无条件）、存储器操作类指令等。
寻址方式包括直接地址寻址、寄存器直接寻址、寄存器间接寻址、立即数寻址等。
指令格式的设定一般与机器的字长、存储器的容量以及指令的功能有关。
主要包括操作码字段和地址码字段。
本实验中操作码为8位，数据的传送单位为8位。
5.3微程序的设计及其实现方法
（1）微指令格式设计
微指令长24位，本阶段的设计任务是决定24位长的微指令是否分段定义，以及确定各段段长、决定各码位含义和有效性等。
由于模型机指令系统规模较小，功能也不太复杂，所以采用全水平不编码纯控制场的微指令格式。
因为在本设计平台的硬件设计中，微指令长24位，所以最多有24位微操作控制信号可由微码直接实现。
本实验计算机24位长的微指令，对应信号分别为：
S0、S1、S2、S3、M、CN、AUL-O、EDR2、EDR1、RA-O、ERA、X1、X0、HALT、WR、RR、ELP、PC-O、IR2-O、EIR2、EIR1、RM、WM、MLD。
（2）微程序入口地址及后续微地址
当微指令格式确定后，就需要确定后续微指令地址。
通常是先确定微程序分支处的微地址，因为微程序分支处需要进行判断测试。
微指令由ROM读出后直接给出下一条微指令的地址，这个地址就放在微地址寄存器中。
当微程序出现分支时，通过地址转移逻辑去修改微地址寄存器内容，并按修改好的微地址读出下条微指令。
在模型机中，微程序入口地址的确定采用“按操作法散转”方法，即用指令操作码的高4位作为核心扩展成8位的微程序入口地址MD0~MD7。
（如下表所示）
微程序首地址形成
MD7
MD6
MD5
MD4
MD3
MD2
MD1
MD0
0
0
I7
I6
I5
I4
1
1
按操作码散转
指令操作码
微程序首地址
MD7、MD6
I7
I6
I5
I4
MD1、MD0
MD7~MD0
0
0
0
0
0
1
003H
0
0
0
0
1
1
007H
0
0
0
1
0
1
00BH
0
0
0
1
1
1
00FH
0
0
1
0
0
1
013H
0
0
1
0
1
1
017H
0
0
1
1
0
1
01BH
0
0
1
1
1
1
01FH
0
1
0
0
0
1
023H
0
1
0
0
1
1
027H
0
1
0
1
0
1
02BH
0
1
0
1
1
1
02FH
0
1
1
0
0
1
033H
0
1
1
0
1
1
037H
0
1
1
1
0
1
03BH
0
1
1
1
1
1
03FH
在00H放置了一条取址指令，当实验平台开始运行时，微地址从00H开始运行，根据程序开始地址从内存中读出第一条指令。
微指令的运行顺序采用计数增量方法，下一条微指令的地址确定方法，是通过上一条微指令执行后微地址自动加一得到的。
例如：
确定了一条程序的微程序入口地址为17H，那么当执行完17H这条微指令后，微地址加1，指向18H微地址。
5.4时序的设计安排
时序模块由监控单元产生一个PLS-O的信号来控制时序产生。
PLS-O信号经过时序单元的处理产生4个脉冲信号。
4个脉冲信号组成一个微周期，为不同的寄存器提供工作脉冲。
PLS1：
微地址寄存器的工作脉冲，用来设置微程序的首地址及微地址加1.
PLS2：
PC计数器的工作脉冲，根据微指令的控制实现PC计数器加1和重置PC计数器（跳转指令）等功能。
PLS3：
把24位微指令打入3片微指令锁存器。
PLS4：
把当前总线上的数据打入微指令选通的寄存器中。
SIGN
PLS1
PLS2
PLS3
PLS4
6．实验步骤
1.电路连线
1总线和内存单元
2微程序控制单元
3寄存器组单元
4算术逻辑单元
5指令寄存器
6启停单元
2.源程序
编制的源程序如下：
MOVA,#55
MOVR0,#66
ADDA,R0
MOVR1,#33
SUBA,R1
STA10
HALT
3.程序的指令代码
内存地址
指令助记符
指令码或立即数
说明
00H
MOVA,#55
5FH
立即数55HA
01H
55H
02H
MOVR0,#66
6CH
立即数66H寄存器R0
03H
66H
04H
ADDA,R0
0CH
A内容+R0内容A
05H
MOVR1,#33
6DH
立即数33H寄存器R1
06H
33H
07H
SUBA,R1
1DH
A内容-R1内容A
08H
STA10
8FH
将A内容写入RAM地址10H
09H
10H
0AH
HALT
FFH
停机
7.实验连线图与结果图
（1）实验连线图
（2）实验结果图
8.结束语
通过这次试验，我理解并运用算术逻辑运算单元、通用寄存器单元、进位控制与通用寄存器判零、存储器和总线、微程序控制单元、堆栈寄存器、指令部件模块等内容。
9.参考文献
[1]白中英，《计算机组成原理》，科学技术出版社
[2]白中英，杨春武《计算机组成原理题解》，科学出版社
[3]《计算机组成原理实验指导书》
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