计算机组成原理课程设计江苏大学版本含day1day7微程序文件.docx

1、计算机组成原理课程设计江苏大学版本含day1day7微程序文件 计算机组成原理课程设计报告专业名称：软件工程 班级学号： 3100608024学生姓名： 张建彬 指导教师： 丁 伟 设计时间：2013年7月4日2013年7月12日附：day1day7微程序下载地址： 第一天：熟悉微程序的设计和调试方法一、设计目标1、掌握微程序的设计方法2、熟悉利用调试软件运行、调试微程序的方法二、操作提示1、准备工作（1）将试验仪的通信电缆和下载电缆分别连接电脑的RS-232串行接口和打印机接口。接通试验仪电源。（2）从课程资源网站下载CPU.bit、CPU.cfg、day1.m19。2、下载FPGA配置数据

2、利用iMPACT软件将CPU.bit下载到FPGA。3.输入微程序利用调试软件UniDebugger将微程序写入控存。（1） 设置实验方式和观察信号。（2） 下载微程序文件day1.m19.该文件包含取指令微程序部分取操作数微程序和MOV指令执行阶段微程序微程序如下： .取指令微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段（H）微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F900120080006100020000002PCoe，ARce00200069003000012110003ARoe，RD,DRce，PCinc003CC000404630000002004DRoe，IRce.取源操作数为立即数

3、的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段（H）微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F900400000A08000000005008NOP00B0008000F10002000000FPCoe，ARce00F00069C10000012116010ARoe，RD，DRce，PCinc016D0000006640000000006DRoe，TRce.取目的操作数为寄存器寻址的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段（H）微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F900620080006000000005018NOP01800069003250050000007GRSoe,Ace.MOV

4、指令的微程序微地址(H)微指令(H)微指令字段（H）微命令F0F1F2F3F4F5F6F7F8F900700000800000000004xxxPCoe，ARce04400000E46000000007046ARoe，RD,DRce，PCinc04688000000440000000000DRoe，IRce4、输入调机程序今天的将调机程序就是一条指令：“ MOV #1234H, R1”。首先将指令翻译成机器码，根据指令的编码规则，该指令的编码是：0761 1234。然后利用调试软件将指令码写入主存，地址从主存的0000H开始。5、调试微程序。点击调试软件工具条上的“单步”或“扩展”按钮多次，运

5、行的结果显示如下图所示。图中第一行数据是“单步”运行的结果，后续各行是“扩展单步”的运行结果。可以看出，“扩展单步”比“单步”可以观察到更多的信号。 本例MOV指令的单步运行跟踪数据6、分析微程序的执行结果，一般方法如下：首先分析微程序执行流程是否正确，根据前面指令微流程的设计，理论上该指令微程序的执行顺序应该是00100200300400B00F016006018007044046000，通过调试软件的执行结果图可以看出，该指令微程序的微指令次序是正确的。如果执行的微指令次序不正确，那就要分析原因，检查BM和NC设置是否正确、检查uAR的各个输入信号的值是否正确，如IR、NA等。然后分析指令

6、的运行结果。理论上本条测试指令执行完后，GRS的值应该是1234。通过调试软件的执行如上结果图可以看出，指令执行结果是正确的。如果结果不对，就需要进一步分析每一条微指令。分析的方法是针对微指令的每一条微命令，查看相应微操作前后相关模块的数据变化是否与指令微流程一致。下面举个例子说明如何分析每条微指令的。图中的微地址为00B（uAR00B）的控存单元所对应的内容为2008000F，即微指令为2008000F，所代表的微操作是：PCoe，ARce，即PC的内容送IB、IB的内容送AR，理论上的正确结果应该是IB=0001， AR=0001；通过图中的00B单元微指令的执行结果可以看出，IB 的数据

7、由上一条微指令的结果FFFF0001, AR 的数据由上一条微指令的结果00000001，说明本条微指令执行结果是正确。从上面的分析可以看出，要想检查运行结果是否正确，关键是要清楚理论上正确的结果是什么。这就要求实验者对指令的微程序流程非常清楚，从而达到了理解计算机内部信息流动过程、掌握计算机工作原理的目的。所以实验者应重视实验数据的分析工作，否则就失去了实验的意义。第二天： 取操作数微程序的设计与调试一、设计目标 设计并调试取操作数的微程序二、取操作数微流程 取源操作数微流程： 取目的作数微流程：三、测试程序、数据及运行结果格式如下：1、测试内容：立即数寻址、直接寻址测试指令（或程序）：MO

8、V #5678H，0010H指令功能：将立即数5678H送到内存地址为0010单元，机器码如下 机器码： 内存地址(H)机器码(H)汇编指令0000077A 5678 0010MOV #5678H , 0010H 在调试软件UniDebugger中，根据表将机器码输入RAM，输入后如下图。扩展单步执行的结果如图1.2,分析过程如下：对照图1.2,首先看微指令的执行次序:00100200300400B00F01600601B01F024025026007004047072000,参照取指令,取操作数和MOV执行微流程分析，所执行的微指令顺序是正确的 其次分析执行的过程，在003的微指令执行后，下

9、一步IR=077A，说明取指令是正确的；在016的微指令执行后，下一步TR=5678，说明取原操作数是正确的；在在026的微指令执行后，下一步A=FFFF（此时0010单元的内容为FFFF，见图1.2），说明取目的操作数是正确的。最后分析指令执行的结果，指令执行前0010单元的内容为FFFF（见图1.1）指令执行后内容变为5678（在指令的最后一条微指令，微地址为072的下一步，见图1.5），说明结果是正确的。 图1.1指令执行前的RAM的内容 图1.2运行结果及分析： 图1.3指令执行后RAM的内容2、测试内容：相对寻址、间接寻址测试指令（或程序）：MOV +0004H，（0010H）指令功

10、能：将有效地址（PC+0004H）的内容送到0010H地址的地址中去 机器码： 内存地址(H)机器码(H)汇编指令00000719 0004 0010MOV +0004, (0010H) 在调试软件UniDebugger中，根据表将机器码输入RAM，输入后如下图。扩展单步执行的结果如图2.2,分析过程如下：对照图2.2,首先看微指令的执行次序:00100200300400B00F01001101701501600601B01F022023024025026007044047072000,参照取指令,取操作数和MOV执行微流程分析，所执行的微指令顺序是正确的其次分析执行的过程，在003的微指令执

11、行后，下一步IR=0719，说明取指令是正确的；在016的微指令执行后，下一步TR=0000，说明取原操作数是正确的；在在026的微指令执行后，下一步A=0004（此时0010单元的内容为FFFF，见图2.2），说明取目的操作数是正确的。最后分析指令执行的结果，指令执行前0010单元的内容为FFFF,以FFFF为地址FFFF内容原为0004，最终指令执行后内容变为0000（在指令的最后一条微指令，微地址为072的下一步，见图2.2），说明结果是正确的。图2.1图2.23、测试内容:寄存器寻址、寄存器间接寻址测试指令（或程序）：MOV R1，（R2）机器码： 内存地址(H)机器码(H)汇编指令0

12、000042A MOV R1，（R2）在调试软件UniDebugger中，根据表将机器码输入RAM，输入后如下图。扩展单步执行的结果如图3.2,分析过程如下：对照图3.2,首先看微指令的执行次序:001002003004008006019025026007044047072000,参照取指令,取操作数和MOV执行微流程分析，所执行的微指令顺序是正确的其次分析执行的过程，在003的微指令执行后，下一步IR=042A，说明取指令是正确的；在008的微指令执行后，下一步TR=0000，说明取原操作数是正确的；在在026的微指令执行后,A=0000说明取目的操作数是正确的。最后分析指令执行的结果，指令

13、执行前R1单元的内容为0000（见图3.2），指令执行后以R2内容0000为地址，即将0000转移到0000地址（在指令的最后一条微指令，微地址为072的下一步，见图3.2）说明结果是正确的4、测试内容:寄存器寻址、寄存器变址寻址测试指令（或程序）：MOV R1，2(R2)机器码： 内存地址(H)机器码(H)汇编指令00000432 0002 MOV R1，2（R2）在调试软件UniDebugger中，根据表将机器码输入RAM，输入后如下图。扩展单步执行的结果如图2.2,分析过程如下：对照图,首先看微指令的执行次序:00100200300400800601A01C01D01E02702502600704404707200