《计算机组成原理课程设计》任务书
一、实验目的：
(1)通过微程序的编制、装入、执行，验证微程序控制器控制的工作方法。
观察微程
序的运行过程，为进行简单模型计算机实验做准备。
(2)通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。
掌握计算机微程序控制器
的控制方法，掌握计算机指令执行过程。
(3)深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计
的具体知识，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令，以提高学生
对计算机机器指令理解，锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。
二、实验说明：
要进行这项大型实验，必须清楚地懂得：
（1）模型机的功能部件及其连接关系；
（2）模型机每个功能部件的功能与具体组成；
（3）模型机支持的指令格式；
（4）模型机的微指令格式；
（5）已实现的典型指令的执行实例，即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接；三、实验内容：
（1）完成总线数据传输控制实验。
（2）完成简单模型计算机实验。
（3）完成机器指令设计实验。
可选择其中一项任务
任务之一：
在模型机上实现以下功能：
a)每次输入2个数，将这2 个数相加，其和依次存入存储器地址为20H开始的
3个单元，并送LED显示输出，以上操作循环执行3次后停机。
b)其中：设R0为循环计数器、R1为累加器、R2为变址寄存器，Ri就是R2
c)INPUT DEVICE和OUTPUT DEVICE的端口地址皆为00H。
任务之二：
在模型机上实现以下功能：
对输入开关上的数据和存储器某一单元中的数据进行加法操作，结果累计在存储器某一单元中，当累计值大于256时转而进行减法操作，即把此存储器单元中的值减去输入开关上的数据，结果送同一存储器单元，当操作结果小于0时再转而进行加法操作，使用显示灯上出现数据连续加，然后连续减，减到0时再连续加。
这样连续加民、减直到拔动CLR结束程序运行为止。
任务之三：
1、分析手动装入程序代码时，为什么必须要在微地址显示灯显示“”时，才从开
关上置入指令代码？同时，在手动校验时，为什么只有当微地址显示灯显示“”时，发光管上显示的内容才是内存的数据？
2、若将OUT指令的操作码改为0101，则微程序必须做什么样的修改？
3、在微程序流程图上，最多还可以添加几条机器指令？
四、实验要求：
（1）根据实验内容完成各指导书中的实验数据的结果、分析和总结。
（2）要求自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序）
（3）设计测试程序、实验数据并上机调试。
（4）设计报告内容：
包括1）、设计目的；
2）、实验内容和与之相关的逻辑结构图（可参考表1-8、9；表2-1；表2-15；表2-16、17、18；表2-21）；和（图2-15、3-1）。
3）、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序）
4）、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。
（5）大型实验报告必须打印成册，
备注：1.各班每2人一组,可自由组合但要固定,各班班长将各组组号及学生名单于第一次上机时上报指导教师；
2.各班学生须严格按照规定的时间上机,不得无故缺席、迟到早退，指导教师会严格考
勤。
指导教师：付峰、张芳2012年12月28日
计算机组成原理实验报告
一、实验目的：
1通过微程序的编制、装入、执行，验证微程序控制器控制的工作方法。
观察微程序的运行过程，为进行简单模型计算机实验做准备。
2通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。
掌握计算机微程序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程。
3深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令，以提高学生对计算机机器指令理解，锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。
二、实验内容和与之相关的逻辑结构分析图
（1）完成总线数据传输控制实验。
（2）完成简单模型计算机实验。
（3）完成机器指令设计实验。
三、程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序）
（1）无借位减。
①指令助记符：SUB DR , [ADDR]。
SUB：无借位减记忆符
DR：通用寄存器号（R3、R2、R1、R0之一）
ADDR：存储器直接地址，范围为00H-FFH
②指令格式：二字节指令
指令第一字节的I7
5条指令之后。
③指令功能：（ADDR）-（DR）→DR，影响Cy，Zi标志位。
指令功能说明：存储器直接地址ADDR中内容减去寄存器SR中的内容，进位标志Cy不参加运算，结果送寄存器SR，当（ADDR）小于（DR）时，Cy=1，当（SR）等于（DR）时，Zi=1。
④微指令执行流程图
35H
（2）带进位加。
①助记符：ADDC DR , [ADDR]。
②指令格式：二字节指令
指令第一字节的I7，I6=11约定值，I5，I4，I3，I2=0110指令编号，排在无借位减之后。
③指令功能：（SR）+（DR）+Cy→DR，影响Cy，Zi标志位。
指令功能说明：存储器直接地址ADDR中内容加上寄存器SR中的内容再加上进位标志Cy，结果送寄存器SR，当（SR）+（DR）+Cy值大于255时，Cy=1，等于255时，Zi=1。
用这条指令可实现多字节的加法操作。
④微指令流程图
（3）C条件转移。
①助记符：JMPC [ADDR]。
②指令格式：二字节指令
指令第一字节的I7，I6=11约定值，I5，I4，I3，I2=0111指令编号，排在ADDC之后。
③指令功能：若Cy=1，则ADD R→PC，影响Cy、Zi标志位。
指令功能说明：当Cy=1时，ADDR中内容送指令计数器，否则顺序执行下条指令。
④微指令流程图
37H
①助记符：INC DR。
②指令格式：二字节指令
指令第一字节的I7，I6=11约定值，I5，I4，I3，I2=1000指令编号，编排在JMPC之后。
③指令功能：[DR]+1→PC，不影响Cy、Zi标志位。
指令功能说明：把指令DR指示的通用寄存器内容加1后送回同一寄存器中。
④微指令流程图
38H
（5）存储器内容送通用寄存器。
①助记符：LDA DR , [ADDR]。
②指令格式：二字节指令
指令第一字节的I7，INC之后。
③指令功能：（ADDR）→DR，不影响Cy、Zi标志位。
指令功能说明：存储器直接地址ADDR中内容送通用寄存器DR。
④微指令流程图
39H
（6）总程序。
①流程图：
②实验用机器指令汇编程序：
四、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。
微代码：
主存：
五、实验心得
1、本次计算机组成实验学会了用24位微码编写微指令，24位微码中每位二进制都有着特
定的含义，执行特定的功能，只有了解了计算机内部的运行过程及原理，才能彻底掌握微码的编写方法, 同时懂得了如何在简单模型计算机基础上设计新的机器指令，提高了我对计算机机器指令的理解，锻炼了我自己动手设计模型计算机机器指令的能力。
2、通过该实验让我较好地掌握了微程序控制器的功能，组成知识，微指令格式和各字段功
能，微程序的编制，写入，观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程，遇到问题，可以通过实验，分析，讨论，请教老师解决问题，基本达到学习的目的。
3、本次实验过程中我们小组也遇到了不少问题，尤其是C条件转移JMPC指令，在设计J4#
条件散转时，因为课本错误导致跳转时始终跳不过去，还好在老师的耐心指导、自己不懈的思考，反复的测试下终于编写成功。
六、问题
1、分析手动装入程序代码时，为什么必须要在微地址显示灯显示“”时，才从开关上置入指
令代码？同时，在手动校验时，为什么只有当微地址显示灯显示“”时，发光管上显示的内容才是内存的数据？
答：①因为在微地址为时，其功能为IN>DA1，才能输入指令代码。
②当微地址是时，其功能是PC>AR,PC=PC+1，其后的指令为RAM>DA1，
0>AR,DA1>OUT, 所以发光管上显示的内容才是内存的数据
2、若将OUT指令的操作码改为0101，则微程序必须做什么样的修改？
答：OUT指令的微程序入口地址改为35H，其微代码改为DC4024H即可。
3、在微程序流程图上，最多还可以添加几条机器指令？
答：最多可以加两条，在两条判断指令之前加：存储器给输出值。
老师评分表
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