《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告4

《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組合邏輯控制器部件教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)編號2280110804學(xué)號2011222223姓名彌沛成績1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過看懂教學(xué)計(jì)算機(jī)中已經(jīng)設(shè)計(jì)好并正常運(yùn)行的幾條典型指令（例如，ADD、SHR、OUT、MVRD、JRC、RET、CALA等指令）的功能、格式和執(zhí)行流程，然后自己設(shè)計(jì)幾條指令的功能、格式和執(zhí)行流程，并在教學(xué)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)、調(diào)試正確。其最終要達(dá)到的目的是： (1)．深入理解計(jì)算機(jī)控制器的功能、組成知識； (2)．深入地學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)各類典型指令的執(zhí)行流程； (3)．對指令格式、尋址方式、指令系統(tǒng)、指令分類等建立具體的總體概念； (4)．學(xué)習(xí)組合邏輯控制器的設(shè)計(jì)過程和相關(guān)技術(shù)。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：(1)．完成控制器部件的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，主要內(nèi)容是由學(xué)生自己設(shè)計(jì)幾條指令的的功能、格式和執(zhí)行流程，并在教學(xué)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)、調(diào)試正確。 (2)．首先是看懂TEC-2000教學(xué)計(jì)算機(jī)的功能部件組成和線路邏輯關(guān)系，然后分析教學(xué)計(jì)算機(jī)中已經(jīng)設(shè)計(jì)好并正常運(yùn)行的幾條典型指令（例如，ADD、SHR、OUT、MVRD、JRC、CALA、RET等指令）的功能、格式和執(zhí)行流程。 (3)．設(shè)計(jì)幾條指令的功能、格式和執(zhí)行流程，并在教學(xué)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)、調(diào)試正確。例如ADC、JRS、JRNS、LDRA、STOR、JMPR等指令，可以從《TEC-2000教學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)說明與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》第二章給出的19條擴(kuò)展指令中任意選擇，當(dāng)然也可以設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)其它的指令，包括原來已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的基本指令（要變換為另外一個(gè)指令操作碼）或自己確定的指令。(4)．單條運(yùn)行指令，查看指令的功能、格式和執(zhí)行流程。先將教學(xué)機(jī)左下方的5個(gè)撥動開關(guān)置為11101，再按一下“RESET”按鍵，然后通過16位的數(shù)據(jù)開關(guān)（SWH、SWL）置入指令，按“START”按鍵單步送脈沖，通過指示燈觀察控制信號的變化。 (5)．用監(jiān)控程序的A、E（擴(kuò)展指令必須用E命令置入）命令編寫一段小程序，觀察運(yùn)行結(jié)果。3、實(shí)驗(yàn)步驟(1)．接通教學(xué)機(jī)電源； (2)．將教學(xué)機(jī)左下方的5個(gè)撥動開關(guān)置為11101（單步、手動置指令、組合、16位、聯(lián)機(jī)）； (3)．按一下“RESET”按鍵； (4)．通過16位的數(shù)據(jù)開關(guān)SWH、SWL置入指令操作碼； (5)．在單步方式下，通過指示燈觀察各類基本指令的節(jié)拍。 1）選擇基本指令的A組指令中的ADD指令，觀察其節(jié)拍流程； 2）選擇基本指令的B組指令中的PUSH指令，觀察其節(jié)拍流程； 3）選擇基本指令的D組指令中的CALA指令，觀察其節(jié)拍流程； (6)．在單步方式下，通過指示燈觀察各類擴(kuò)展指令的節(jié)拍（擴(kuò)展指令的節(jié)拍，在出廠時(shí)的TIMINGGAL中已實(shí)現(xiàn)，但其控制信號需用戶來擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，這一步，只是來觀察擴(kuò)展指令的節(jié)拍。請參看《TEC-2000教學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)說明與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》第二章中提供的指令流程表和指令流程框圖）。 1)選擇擴(kuò)展指令的A組指令中的RCR指令，觀察其節(jié)拍流程； 2)選擇擴(kuò)展指令的C組指令中的LDRA指令，觀察其節(jié)拍流程； 3)選擇擴(kuò)展指令的D組指令中的IRET指令，觀察其節(jié)拍流程。 7．單步方式下，通過指示燈觀察各類基本指令的控制信號。 1）選擇基本指令的A組指令中的SHR指令，觀察其執(zhí)行過程中控制信號的變化，分析其作用。 <1>置撥動開關(guān)SW=0000101100010000；(表示指令SHRR1) <2>先按“RESET”按鍵；再連續(xù)按“START”按鍵，觀察每一步的節(jié)拍及控制信號如下表： 2）選擇基本指令的B組指令中的JMPA指令，觀察其執(zhí)行過程中控制信號的變化，分析其作用。 3）選擇基本指令的D組指令中的CALA指令，觀察其執(zhí)行過程中控制信號的變化，分析其作用。 7．在以上幾步實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇幾條擴(kuò)展指令，將其控制信號的邏輯表達(dá)式寫入7片GAL中（在教學(xué)機(jī)左上方，當(dāng)系統(tǒng)工作在組合邏輯控制器方式時(shí)，用來為擴(kuò)展指令提供控制信號）。8．單步方式下，通過指示燈觀察上面擴(kuò)展的幾條擴(kuò)展指令的控制信號是否與設(shè)計(jì)的一致。 1）觀察A組指令中的ADC指令； 2）觀察A組指令中的JRS指令； 3）觀察A組指令中的STC指令，每一步的節(jié)拍及控制信號如下表。 4）觀察A組指令中的JMPR指令，每一步的節(jié)拍及控制信號如下表。 5）觀察C組指令中的LDRX指令，每一步的節(jié)拍及控制信號如下表。 6）觀察C組指令中的STRX指令：9.用教學(xué)機(jī)已實(shí)現(xiàn)的基本指令和擴(kuò)展的幾條指令編寫程序并運(yùn)行，測試擴(kuò)展的幾條指令是否正確。1）測試ADC指令。 在命令行提示符狀態(tài)下輸入： A2000↙ 屏幕將顯示：2000： 從地址2000H開始輸入下列程序：2000:MVRDR0,0101；給R0賦值0101 2002:MVRDR1,1010；給R1賦值1010 2004:↙，在命令行提示符狀態(tài)下輸入： A2006↙ 2006:RET 2007:↙ 擴(kuò)展指令STC、ADC不能用A命令鍵入，必須用E命令在相應(yīng)的內(nèi)存地址鍵入操作碼所有擴(kuò)展指令都必須用E命令鍵入。 用E命令輸入STC、ADCR0,R1的代碼，在命令行提示符狀態(tài)下輸入：E2004↙，2004:6D00，2005：2001，2006:↙，用G命令運(yùn)行前面剛鍵入源程序，在命令行提示符狀態(tài)下輸入：G2000↙，用R命令察看寄存器的內(nèi)容，在命令行提示符狀態(tài)下輸入R↙運(yùn)行結(jié)果應(yīng)為R0=1112R1=1010。2）測試JMPR指令： 在命令行提示符狀態(tài)下輸入：A2020↙，屏幕將顯示：2020：從地址2020開始輸入下列程序： 2020:MVRDR2,000D；給R2賦值000D，000D為回車鍵的ASCII碼值 2022:IN81；判鍵盤上是否按了一個(gè)鍵, 2023:SHRR0；即串行口是否有了輸入的字符 2024:SHRR0 2025:JRNC2022；沒有輸入則循環(huán)測試 2026:IN80；輸入字符到R0低位字節(jié) 2027：MVRDR1，00FF 2029：ANDR0，R1；清零R0的高位字節(jié)內(nèi)容 202A:CMPR0,R2；判斷輸入字符是否為回車 202B:JRZ2030；若是轉(zhuǎn)向程序結(jié)束地址 202C:OUT80；若否輸出鍵入字符 202D:MVRDR3，2022 202F：↙ 在命令行提示符狀態(tài)下輸入：A2030↙， 2030:RET， 2031:↙ 用E命令輸入JMPRR3的代碼，在命令行提示符狀態(tài)下輸入： E202F↙，202F:6003， 2030:↙ 用G命令運(yùn)行前面剛鍵入源程序，在命令行提示符狀態(tài)下輸入：G2020↙ 光標(biāo)閃爍等待鍵盤輸入，若輸入非回車字符，則在屏幕上回顯；若輸入回車字符，則程序執(zhí)行結(jié)束。3）測試JRS指令： 在命令行提示符狀態(tài)下輸入：A2100↙，屏幕將顯示：2100： 從地址2100H開始輸入下列程序： 2100：MVRDR1，0000；給R1賦值0000 2102：MVRDR2，4040；給R2賦值4040 2104：MVRDR3，01FF；給R3賦值01FF 2106：ADDR2，R3；R2和R3相加 *2107：JRS210E；判第一位，若為1，向后跳6個(gè)單元 2108：MVRDR0，0030；給R0賦字符“0” 210A：OUT80；輸出該字符 210B：INCR3；R3加1 210C：INCR1；R1加1 210D：JR2106；跳到2106循環(huán)執(zhí)行 210E：MVRDR0，0031；給R0賦字符“1” 2110：OUT80；輸出該字符 2111：RET 2107:6406；06為偏移量，該值是要轉(zhuǎn)向的地址值減去JRS下一條指令的地址得出的。 用G命令運(yùn)行前面剛鍵入源程序，在命令行提示符狀態(tài)下輸入：G2100↙， 屏幕顯示字符0001。 用R命令看寄存器的內(nèi)容，在命令行提示符狀態(tài)下輸入：R↙ 屏幕回顯15個(gè)寄存器的值，其中R1的值表示R3加1的次數(shù)。 可改變R2、R3的值觀察程序運(yùn)行結(jié)果。以加強(qiáng)對該條指令的理解。4）測LDRX、STRX指令 例1：測LDRX指令. 1〉在命令行提示符狀態(tài)下輸入： A2080 屏幕將顯示： 2080： 從地址2080H開始輸入下列程序： 2080：MVRDR2，2000；給寄存器R2賦值2000 *2082：LDRXR1，0020[R2]；將寄存器R2的內(nèi)容與偏移量相加，相加的和 為內(nèi)存單元2020，將該單元的內(nèi)容賦給R1 *2084：JMPRR1；跳轉(zhuǎn)到R1所示的內(nèi)存單元 2085：MVRDR0，0030；將字符‘0’的ASCII碼值賦給R0 2087：OUT80；輸出該字符 2088：RET 2089：↙ 2〉在命令行提示符狀態(tài)下輸入： E2020 屏幕將顯示： 2020內(nèi)存單元原值：- 在光標(biāo)處輸入2100 3〉在命令行提示符狀態(tài)下輸入： A2100 屏幕將顯示： 2100： 從地址2100H開始輸入下列程序： 2100：MVRDR0，0036；將字符‘6’的ASCII碼值賦給R0 2102：OUT80；輸出該字符 2103：RET 2104：↙ 4〉在命令行提示符狀態(tài)下輸入： G2080↙ 屏幕回顯數(shù)字6。 例2：測STRX指令. 1〉在命令行提示符狀態(tài)下輸入： A2000 屏幕將顯示： 2000： 從地址2000H開始輸入下列程序： 2000:MVRDR1,6666 2002:MVRDR2,2000 *2004:STRXR1，0080[R2] 20