計(jì) 算 機(jī) 組 成 原 理 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告

計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告ComputerOrganizationLab

Reports實(shí)驗(yàn)?zāi)康木C合運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)原理知識，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)較為完整的計(jì)算機(jī)。實(shí)驗(yàn)環(huán)境Dais-CMX16+達(dá)愛思教儀實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)格式模型機(jī)規(guī)定采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示數(shù)據(jù)，且字長為8位，其格式如下：76543210符號尾數(shù)其中第7位為符號位，數(shù)值表示范圍是：-1≤X＜1。指令格式模型機(jī)設(shè)計(jì)四大類指令共16條，其中包括算術(shù)邏輯指令、I/O指令、訪問及轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)指令。⑴算術(shù)邏輯指令設(shè)計(jì)9條算術(shù)邏輯指令并用單字節(jié)表示，尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如下：76543210OP-CODERsRd其中，OP-CODE為操作碼，Rs為源寄存器，Rd為目的寄存器，并規(guī)定：Rs或Rd選定的寄存器00011011R0R1R2R3其中R0=CL;R1=CH;R2=DL;R3=DH⑵訪問指令及轉(zhuǎn)移指令模型機(jī)設(shè)計(jì)2條訪問指令，即存數(shù)（STA）、取數(shù)（LDA），2條轉(zhuǎn)移指令，即無條件轉(zhuǎn)移（JMP）、結(jié)果為零或有進(jìn)位轉(zhuǎn)移指令（BZC），指令格式為：7654321000M2OP-CODERdD（低八）D（高八）其中“00M”為源碼段，2OP-CODE為目的碼段（LDA、STA指令使用）。D為十六位地址段（低八在前，高八隨后），M為源尋址模式，其定義如下：尋址模式M有效地址E說明00011011E=DE=(D)E=(SP)+DE=(PC)+D直接尋址間接尋址SP變址尋址相對尋址⑶I/O指令輸入（IN）和輸出（OUT）指令采用單字節(jié)指令，其格式如下：76543210OP-CODE00Rd⑷停機(jī)指令指令格式如下：76543210OP-CODE0000HALT指令，用于實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作。指令系統(tǒng)本模型機(jī)共有16條基本指令，其中算術(shù)邏輯指令9條，訪問內(nèi)存指令和程序控制指令4條，輸入輸出指令2條，其它指令1條。下表列出了各條指令的格式、匯編符號、指令功能。表5-1助記符指令格式功能LDAM,D,Rd00M00RdE→RdSTAM,D,Rd00M01RdRd→EJMPM,D00M1000E→PCBZCM,D00M1100當(dāng)CY=1或Z=1時(shí)，E→PCMOVRd,Rs0100RsRdRs→RdADCRd,Rs0101RsRdRs+Rd+CY→RdSBCRd,Rs0110RsRdRs-Rd-CY→RdANDRd,Rs0111RsRdRs∧Rd→RdCLRRd100000Rd0→RdINCRd100100RdRd+1→RdCPLRd101000RdRd→RdRRCRd101100RdCY→RdRLCRd110000RdCY→RdINRd,I/O110100RdI/O→RdOUTRd,I/O111000RdRd→I/OHALT11110000停機(jī)實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果分析1.聯(lián)機(jī)運(yùn)行雙擊桌面“Dais-CMX集成開發(fā)環(huán)境”圖標(biāo)進(jìn)入聯(lián)機(jī)模式。在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下，首先應(yīng)打開mxj4.asm（復(fù)雜模型機(jī)機(jī)器指令及對應(yīng)微指令代碼文件），然后點(diǎn)擊工具欄“裝載”按鈕開始裝載，如源程序無語法錯(cuò)誤即可完成裝載，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)?？牲c(diǎn)擊工具欄快捷按鈕，詳細(xì)操作如下：單節(jié)拍：單擊菜單“運(yùn)行→單拍運(yùn)行微指令”命令或單擊工具欄“單拍”按鈕，以單節(jié)拍方式按T1~T4順序逐步運(yùn)行微程序。單周期：單擊菜單“運(yùn)行→單步運(yùn)行微指令”命令或單擊工具欄“微單步”按鈕，以單周期（T1~T4為一個(gè)機(jī)器周期）方式逐步運(yùn)行微程序。應(yīng)用級調(diào)試在機(jī)器指令的層面進(jìn)行逐步調(diào)試，面向應(yīng)用程序，幫助用戶了解機(jī)器指令的執(zhí)行結(jié)果。單步機(jī)器指令：單擊菜單“運(yùn)行→單步運(yùn)行機(jī)器指令”命令或單擊工具欄“單步”按鈕，以逐步指令方式執(zhí)行機(jī)器程序，遇CALL調(diào)用時(shí)跟蹤進(jìn)入。宏單步機(jī)器指令：單擊菜單“運(yùn)行→宏單步運(yùn)行機(jī)器指令”命令或單擊工具欄“宏單步”按鈕，以逐步指令方式執(zhí)行機(jī)器程序，遇CALL調(diào)用時(shí)跨越執(zhí)行。全速運(yùn)行單擊菜單“運(yùn)行→全速運(yùn)行”命令或單擊工具欄“運(yùn)行”按鈕，忽略實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，以全速方式運(yùn)行機(jī)器指令、微指令，用來驗(yàn)證應(yīng)用程序的運(yùn)行結(jié)果。暫停與復(fù)位暫停：當(dāng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)入全速運(yùn)行、自動單步等狀態(tài)時(shí)，可隨時(shí)單擊菜單“運(yùn)行→暫?！泵罨騿螕艄ぞ邫凇皶和！卑粹o，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)暫停當(dāng)前運(yùn)行的程序，并展現(xiàn)暫停后的模型機(jī)現(xiàn)場，幫助用戶觀察各部件的狀態(tài)。復(fù)位：在待命狀態(tài)下，單擊菜單“運(yùn)行→復(fù)位”命令或單擊工具欄“復(fù)位”按鈕，可對模型機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作，初始化所有寄存器和標(biāo)志位。注：復(fù)位操作不會破壞程序存儲器、微程序存儲器的內(nèi)容。2.總結(jié)本次復(fù)雜模型機(jī)的機(jī)器指令類型本次復(fù)雜模型機(jī)共有16條基本指令，分為四大類：算術(shù)邏輯指令、I/O指令、訪問及轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)指令。其中算數(shù)邏輯指令7條，訪問內(nèi)存指令和程序控制指令4條，輸入輸出指令2條，其他指令1條。3.將實(shí)驗(yàn)時(shí)用到的那幾條機(jī)器指令轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的微指令地址指令代碼助記符功能000D0INR0iol→r0001D2INR2ioL→r200258ADCR0,R2r0+r2→r000341MOVR1,R0r0→r1004C0RLCR0rlcr00050C0000BZC000Hbzc000h008F0HALT停機(jī)4.自己設(shè)計(jì)1條機(jī)器指令，并設(shè)計(jì)這條機(jī)器指令對應(yīng)的微指令在復(fù)雜模型機(jī)程序流程圖基礎(chǔ)上，修改輸入指令I(lǐng)N的功能為：當(dāng)DR=00時(shí)，將數(shù)據(jù)開關(guān)數(shù)輸入DR1；當(dāng)DR=10時(shí)，將數(shù)據(jù)開關(guān)數(shù)輸入DR2。其指令格式如下：助記符指令格式指令長度指令功能第一字節(jié)第二字節(jié)INSW,DR0100DRXX無1DR=00時(shí)，數(shù)據(jù)開關(guān)數(shù)->DR1；