计算机组成原理课程实习报告模板(新)

福建农林大学金山学院

课程名称：实习题目：姓 名：系：专 业：年 级：学 号：指导教师：职 称：

课程实习报告

计算机组成原理 普通的加、减法指令

机电与信息工程系 计算机科学与技术

2011级

助教

2013年 6 月 29 日

福建农林大学计算机与信息学院计算机类

课程实习报告结果评定

评语： 能够参加课程实习，认真完成任务 （20分） 实习报告格式符合要求，内容完整 （20分） 流程图、电路图正确，文字叙述正确 （25分） 对所学知识的理解程度及分析问题的能力 （35分） 成绩： 指导教师签字： 评定日期：

目录

1．实习的目的和任务 .................................................................................................................... 1 2．实习要求 .................................................................................................................................... 1 3．实习地点 .................................................................................................................................... 1 4．主要仪器设备（实验用的软硬件环境） ................................................................................. 2 5.实验原理 ...................................................................................................................................... 2

5.1模型机逻辑框图................................................................................................................ 2 5.2指令系统与指令格式........................................................................................................ 3 5.3微程序的设计及其实现方法............................................................................................ 3 5.4时序的设计安排................................................................................................................ 5 6．实验步骤 .................................................................................................................................... 6 7.实验连线图与结果图 .................................................................................................................. 9 8.结束语 .......................................................................................................................................... 9 9.参考文献 ...................................................................................................................................... 9

普通的加、减法指令

1．实习的目的和任务

《计算机组成原理》是一门理论性和实践性非常强的课程，学生仅仅通过课堂教学来获取理论知识是远远不够的，必须加强实践教学，通过亲自动手，巩固课堂知识、提高综合运用所学的理论知识和方法分析和解决问题的能力，并从成功和失败的体验中得到锻炼，才能够掌握和运用所学到的理论知识来解决实际问题，达到学以致用的目的。除此之外，《计算机组成原理课程实习》为学生提供了一次学习综合运用所学知识去解决实际问题的锻炼。

《计算机组成原理课程实习》是学生学习《计算机组成原理》课程期间的一个重要教学环节。通过实习总结计算机组成原理课程的学习内容：算术逻辑运算单元、通用寄存器单元、进位控制与通用寄存器判零、存储器和总线、微程序控制单元、堆栈寄存器、指令部件模块等内容。为将来从事专业工作打下基础，培养良好的职业道德和严谨的工作作风。

2．实习要求

了解并掌握计算机组成原理设计的一般方法，具备初步的分析和设计能力； 通过该课程设计的学习，总结计算机组成原理课程的学习内容，算术逻辑运算单元、通用寄存器单元、进位控制与通用寄存器判零、存储器和总线、微程序控制单元、堆栈寄存器、指令部件模块。提高综合运用所学的理论知识和方法分析和解决问题的能力。

3．实习地点

明南副201实验室

1

4．主要仪器设备（实验用的软硬件环境）

ZYE1603B计算机组成原理实验仪一台 PC机一台

5.实验原理

在本设计中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。在各个模块实验中，各模块的控制信号都是由实验者手动模拟产生的。而在真正的实验系统中，模型机的运行是在微程序的控制下，实现特定指令的功能。计算机从内存取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令和与之相匹配的序列来完成，即1条机器指令对应一个微程序。 5.1模型机逻辑框图

简单的模型计算机由算术逻辑运算单元、微程序单元、堆栈寄存器单元、累加器、启停、时序单元、总线和存储器单元组成。 下图为较典型的实验计算机整体逻辑框图：

2

5.2指令系统与指令格式

实验平台内采用的是8位数据总线和8位地址总线方式，设计指令系统时，主要考虑的是指令的类型，寻址方式和编码方式。

指令类型包括算术/逻辑运算类指令、移位操作类指令（带进位或不带进位）、数据传送类指令、程序跳转指令（有条件或无条件）、存储器操作类指令等。寻址方式包括直接地址寻址、寄存器直接寻址、寄存器间接寻址、立即数寻址等。指令格式的设定一般与机器的字长、存储器的容量以及指令的功能有关。主要包括操作码字段和地址码字段。本实验中操作码为8位，数据的传送单位为8位。 5.3微程序的设计及其实现方法 （1）微指令格式设计

微指令长24位，本阶段的设计任务是决定24位长的微指令是否分段定义，以及确定各段段长、决定各码位含义和有效性等。

由于模型机指令系统规模较小，功能也不太复杂，所以采用全水平不编码纯控制场的微指令格式。因为在本设计平台的硬件设计中，微指令长24位，所以最多有24位微操作控制信号可由微码直接实现。本实验计算机24位长的微指令，对应信号分别为：S0、S1、S2、S3、M、CN、AUL-O、EDR2、EDR1、RA-O、ERA、X1、X0、HALT、WR、RR、ELP、PC-O、IR2-O、EIR2、EIR1、RM、WM、MLD。 （2）微程序入口地址及后续微地址

当微指令格式确定后，就需要确定后续微指令地址。通常是先确定微程序分支处的微地址，因为微程序分支处需要进行判断测试。

微指令由ROM读出后直接给出下一条微指令的地址，这个地址就放在微地址寄存器中。当微程序出现分支时，通过地址转移逻辑去修改微地址寄存器内容，并按修改好的微地址读出下条微指令。

在模型机中，微程序入口地址的确定采用“按操作法散转”方法，即用指令操作码的高4位作为核心扩展成8位的微程序入口地址MD0~MD7。（如下表所示）

微程序首地址形成 MD7 MD6 MD5 MD4 3

MD3 MD2 MD1 MD0

0

0 I7 I6 I5 I4 1 1 按操作码散转 指令操作码 微程序首地址 MD7、MD6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

在00H放置了一条取址指令，当实验平台开始运行时，微地址从00H开始运行，根据程序开始地址从内存中读出第一条指令。微指令的运行顺序采用计数增量方法，下一条微指令的地址确定方法，是通过上一条微指令执行后微地址自动加一得到的。例如：确定了一条程序的微程序入口地址为17H，那么当执行完17H这条微指令后，微地址加1，指向18H微地址。

4

I7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 I6 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 I5 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 I4 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 MD1、MD0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 MD7~MD0 003H 007H 00BH 00FH 013H 017H 01BH 01FH 023H 027H 02BH 02FH 033H 037H 03BH 03FH

5.4时序的设计安排

时序模块由监控单元产生一个PLS-O的信号来控制时序产生。PLS-O信号经过时序单元的处理产生4个脉冲信号。4个脉冲信号组成一个微周期，为不同的寄存器提供工作脉冲。

PLS1：微地址寄存器的工作脉冲，用来设置微程序的首地址及微地址加1. PLS2：PC计数器的工作脉冲，根据微指令的控制实现PC计数器加1和重置PC计数器（跳转指令）等功能。

PLS3：把24位微指令打入3片微指令锁存器。

PLS4：把当前总线上的数据打入微指令选通的寄存器中。

SIGN PLS1 PLS2 PLS3 PLS4

5

6．实验步骤 1. 电路连线

① 总线和内存单元

② 微程序控制单元

6

③ 寄存器组单元

④ 算术逻辑单元

⑤ 指令寄存器

7

⑥ 启停单元

2. 源程序

编制的源程序如下： MOV A,#55 MOV R0,#66 ADD A,R0 MOV R1,#33 SUB A,R1 STA 10 HALT

3. 程序的指令代码 内存地址 00H 指令助记符 MOV A,#55 指令码或立即数 说明 5FH 立即数 55HA 8

01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H MOV R0,#66 ADD A,R0 MOV R1,#33 SUB A,R1 STA 10 55H 6CH 66H 0CH 6DH 33H 1DH 8FH 立即数66H寄存器R0 A内容+R0内容A 立即数33H寄存器R1 A内容-R1内容A 将A内容写入RAM地址10H 09H 0AH

HALT 10H FFH 停机 7.实验连线图与结果图

（1）实验连线图

（2）实验结果图

8.结束语

9.参考文献

[1] 白中英，《计算机组成原理》，科学技术出版社 [2] 白中英，杨春武 《计算机组成原理题解》，科学出版社 [3] 《计算机组成原理实验指导书》

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