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计算机组成原理课程设计

计算机组成原理课程设计. 实验四 简单模型机实验. 实验 7 简单模型机实验. 一、实验目的 二、实验原理 三、实验内容及要求 四、实验步骤. 一、实验目的. 掌握微程序控制器的结构和工作原理。 掌握 手动装入与修改程序 的方法。 掌握 联机装入与修改程序 的方法。 掌握整机概念和 程序的执行 过程。. 二、实验原理. 1 、简单模型机的系统结构 2 、简单模型机的指令系统 3 、简单模型机的微程序流程图 4 、简单模型机的微指令地址分配 5 、简单模型机的微代码 6 、微代码装入方法 7 、程序的机器码装入方法 8 、启动程序执行.

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计算机组成原理课程设计

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Presentation Transcript

  1. 计算机组成原理课程设计 实验四 简单模型机实验

  2. 实验7 简单模型机实验 • 一、实验目的 • 二、实验原理 • 三、实验内容及要求 • 四、实验步骤

  3. 一、实验目的 • 掌握微程序控制器的结构和工作原理。 • 掌握手动装入与修改程序的方法。 • 掌握联机装入与修改程序的方法。 • 掌握整机概念和程序的执行过程。

  4. 二、实验原理 • 1、简单模型机的系统结构 • 2、简单模型机的指令系统 • 3、简单模型机的微程序流程图 • 4、简单模型机的微指令地址分配 • 5、简单模型机的微代码 • 6、微代码装入方法 • 7、程序的机器码装入方法 • 8、启动程序执行

  5. 2、简单模型机的指令系统 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 • (1)IN DR，PORTAR • 功能：输入设备(开关)数据送DR，PORTAR为输入设备的端口地址。 • (2)ADD DR， [ADDR] • 功能：（DR）+[ADDR] →DR，结果影响标志；直接寻址，直接地址ADDR在指令第二字节。 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0

  6. 2、简单模型机的指令系统 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 • (3)STA [ADDR]，DR • 功能：DR→[ADDR]；直接寻址，DR的内容送主存ADDR地址单元。 • (4)OUT [PORTAR]，[ADDR] • 功能：[ADDR]→LED；直接寻址，主存ADDR地址单元的内容送输出设备发光管显示。 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0

  7. 2、简单模型机的指令系统 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 • (5)JMP ADDR • 功能：ADDR→PC，程序跳转到主存ADDR地址继续执行。

  8. 3、简单模型机的微程序流程图

  9. 控制台流程图

  10. 控制台操作 • 作用： • 写内存：手动从开关装入程序和数据→主存中 • 读内存：手动检查写入的程序和数据是否正确 • 执行程序：启动程序执行 • 控制：开关KB、KA • 拨CLR开关“1→0→1”后，按START微动开关

  11. 首先确定那些J1＃～J5＃微指令的下址字段，然后再确定它散转到的微指令的地址。首先确定那些J1＃～J5＃微指令的下址字段，然后再确定它散转到的微指令的地址。 然后其他顺序执行的微指令就随意安排。 本实验中只涉及J1＃和J3＃。 “J1＃”微指令的下址字段：10H “J3＃”微指令的下址字段：08H 4、简单模型机的微指令地址分配

  12. J1#=0时，根据指令的操作码（OP）I7～I4进行散转，产生该条指令的微程序入口地址。散转规则：J1#=0时，根据指令的操作码（OP）I7～I4进行散转，产生该条指令的微程序入口地址。散转规则： 当I7I6=11时(即指令格式4的指令)， MA6～MA0 = MA6～MA0 || 010I5I4I3I2 当I7I6≠11时(即指令格式1、2、3的指令) ， MA6～MA0=MA6～MA0||000I7I6I5I4 4、简单模型机的微指令地址分配

  13. J3#=0时，根据开关KB、KA状态进行转移；主要用于控制台操作指令。散转规则：J3#=0时，根据开关KB、KA状态进行转移；主要用于控制台操作指令。散转规则： MA6～MA0 = MA6～MA0 || 00000KB KA 4、简单模型机的微指令地址分配

  14. 5、简单模型机的微代码

  15. 5、简单模型机的微代码

  16. 5、简单模型机的微代码

  17. 6、微代码装入方法 • 手动装入：通过24位微代码开关和7位微地址开关 • 联机装入：通过上位机（虚拟仿真）软件 • 上位机软件工作方式： • 联机主控：可以通过软件来控制和动态显示指令在实验仪上执行过程；上下载程序、微程序 • 单步程序、单步微程序、连续执行、停止执行 • 联机从控：软件只用来上下载程序、微程序。 • 仿真方式：不使用实验仪，所有部件用软件模拟仿真实现。

  18. 7、程序的机器码装入方法 • 手动装入：执行控制台“写内存”操作，通过8位输入开关输入程序和数据 • 联机装入：通过上位机软件下载到实验仪内存

  19. 手动装入程序机器码 • 执行控制台“写内存”操作，通过8位输入开关输入程序和数据 • 将编程开关置于“RUN”状态，RUN#/STEP开关置于“STEP”状态。 • 操作CLR开关，使CLR信号“1→0→1”，程序计数器PC清零，微地址清零。 • 开关KBKA置为“0 1”，即写内存状态。

  20. 手动装入程序机器码 • 按动启动键START一次，则从控存00H单元开始执行微指令，微地址显示灯显示“0001010”，第二次按动START键，微地址显示灯显示“001111”，此时，将数据开关置为要写入的机器指令代码或数据，再按动START键两次，即完成该条指令的写入，同时PC指向下一个内存单元。继续按动START键，当且仅当微地址显示灯显示“0001111”时，才从开关上置入指令代码，直至所有的程序代码写入完毕。

  21. 手动校验程序机器码 • 执行控制台“读内存”操作，通过输出设备（8位LED显示灯）显示程序和数据代码 • 将编程开关置于“RUN”状态，RUN#/STEP开关置于“STEP”状态。 • 操作CLR开关，使CLR信号“1→0→1”，程序计数器PC清零，微地址清零。 • 开关KB KA置为“1 0”，即读内存状态。

  22. 手动校验程序机器码 • 按动启动键START一次，则从控存00H单元开始执行微指令，微地址显示灯显示“0001001”，第二次按动START键，微地址显示灯显示“0001100”， 第三次按动START键，微地址显示灯显示“0001101”， 第四次按动START键，微地址显示灯显示“0001110”，此时，输出设备（OUTPUT DEVICE）发光管上将显示内存00H号单元的内容，检查是否与写入的数据相同。 • 继续按动START键，当且仅当微地址显示灯显示“0001001”时，发光管上显示的内容才是内存的数据。每个循环PC会自动增1，由此，可检查后续单元的内容是否正确。

  23. 8、启动程序执行 • 脱机执行：执行控制台“启动程序”操作 • KB KA＝00/11，编程开关（三态）＝ RUN • 单步执行：RUN#/STEP＝STEP • 连续执行：RUN#/STEP＝RUN＃ • CLR信号“1→0→1”，使微地址清零，PC清零，即程序首址为00H • 按动START键，单步执行（微指令）或者连续执行。 • 联机执行： • 联机主控：通过软件控制 • 联机从控：同脱机执行的控制方法

  24. 使用上位机软件装入程序和微程序 • 主控模式下： 打开文件 后缀为.yyy 从上位机装程序和微程序到实验仪 下装 KBKA=11/00，CLR=1-0-1，编程开关=RUN 运行

  25. 三、实验内容及要求 • 1、要求运行以下测试程序，观察程序执行的流程，并检验结果是否正确。

  26. 测试程序机器代码

  27. 三、实验内容及要求 • 2、将程序中的R0更换为R2，应如何修改？ • 3、若将微程序流程图中的“J1＃”散转的微指令下址改为20H，会发生什么情况？ • 4、将指令系统5条指令的格式修改为格式 1 ，指令散转地址是多少？ • 5、如果指令OUT的功能修改为以下所示，则如何修改微程序流程图和微代码？ I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 • (4)OUT [PORTAR]，DR • 功能：DR→LED；

  28. 四、实验步骤 • 1、按图连接实验线路，并检查。 • 2、用串口线连接实验仪和微机。 • 3、运行上位机软件，选择相应串口，选择“联机主控”工作方式。 • 4、打开文件“简单模型机的设计与实现.yyy”，并下载。 • 5、实验仪清零（CLR开关），上位机清零（点击Clr按钮），实验仪KBKA＝00/11。 • 6、单步或者连续运行程序。 • 7、检查结果是否正确。 • 8、若结果正确，使用“联机从控”工作方式实验。

  29. 连线图

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