微程序控制和设计知识分享.docx

1、微程序控制和设计知识分享微程序控制和设计成绩：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：1104020321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1、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。2、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。

2、COP2000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”按钮接通到实验仪。 微指令格式：模型机的指令码为8

3、 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

4、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，当循环计数为0时，程序结束。 指令/微指令表：指令表3、实验用设备仪器及材料COP2000实验仪、导线若干、系统计算机。4、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

5、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。 6、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 A, #12H MOV A, R0 MOV A, R0 MOV A, 01H IN OUT END2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 00

6、 7C 12 MOV A， #12立即数12H送到累加器A 02 7D 12 MOV A, RO将R0中的内容送到累加器A 04 7E 12 MOV A, R0将R0中的内容作为地址送到A 06 7F MOV A, 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 ADDC A, R1 SUB A, R0 AND A, #55H OR A, 02H END2将程序

7、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 00 21 ADDC A， R1累加器A的值加上寄存器R1加进位 02 22 SUB A, R0累加器A的值减去R0地址中的值 04 23 AND A, #55H累加器A的值与立即数55H按位与 06 24 OR A, 02H累加器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

8、器A或寄存器R?赋值，再运算，并观察运算结果。练习：综合运用实验1与实验2的相关功能操作完成任务。将立即数44H，77H，33H，55H分别送入寄存器R0，R1，R2，R3中，立即数11H送入累加器A中，并完成下面的运输操作： MOV R0, #44H MOV R1, #77H MOV R2, #33H MOV R3, #55H MOV A, #11H ADDC A, R1 SUB A, R1 AND A, #55H OR A, 02H IN OUT END1）按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行下面每条微指令时，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。

9、给出EX2.ASM程序跟踪结果。ADDC A, R1SUB A, R1AND A, #55HOR A, 02H5）实现寄存器R0，R1，R2，R3的数据相加。 MOV R0, #44H MOV R1, #77H MOV R2, #33H MOV R3, #55H MOV A, R1 ADD A, R2 ADD A, R3 ADD A, R0 IN OUTEND试验二：对于存放在R0R3中的数进行排序，有序的存回R0R3。分析：对待比较两个数采用减法比较大小，然后按照顺序存回。针对排序过程可采用不同排序方法，如：冒泡排序，快速排序等。并可以查看不同排序方法在实验仪器上的效率。这个实验过程涉及到数

10、大小比较，数据存储，程序跳转控制，这些过程均能在COP2000计算机组成原理实验仪上完成。在数据结构中，我们学习了对数字排序的不同算法，并详细学习了算法复杂度。但是针对我们使用的计算机不能体会到不同算法在时间上的不同。此次试验能够具体体会算法之间在时间复杂度上的区别。有一定的实验意义。 综上所述：本次试验目标至少做出一种排序方法，并在此基础之上比较各种排序方法的效率。 试验代码为： MOV R0 ， #37H MOV R1 ， #17HMOV R2 ， #29HMOV R3 ， #41HMOV A ， #03HMOV 02H， ALOOP：MOV A ，R0SUB A ， R1JC S0M1：MOV A ，R1SUB A ， R2JC S1M1：MOV A ，R2SUB A ， R3JC S2M3： SUB A ，#01HJC S3JMP LOOPS0：MOV A ，R0PUSH R0MOV R1 ， APOP R1DCYJMP M1S1：MOV A ，R1PUSH R1MOV R2 ， APOP R2DCYJMP M2S2：MOV A ，R2PUSH R2MOV R3 ， APOP R3DCY JMP M3S3：INOUTEND