计算机组成原理实验报告

一、实验内容

将微代码输入并手动单步运行输入的微代码，与微代码流程图对照。

二、实验目的及要求

深入学懂计算机各种指令的设计和执行过程，掌握微程序设计的概念。

三、实验原理

微程序的设计：

1．微指令格式

设计微程序指令格式的主要原则是使微指令字短，能表示可并行操作的微命令多，微程序编写方便。 微指令的最基本成分是控制场，其次是下地址场。控制场反映了可以同时执行的微操作，下地址场指明下一条要执行的微指令在控存的地址。微指令的编码格式通常只控制场的编码格式，以下几种编码格式较普遍。

1）最短编码格式

这是最简单的垂直编码格式，其特点是每条微指令只定义一个微操作命令。采用此格式的微指令字短，容易编写、规整直观，但微程序长度长，访问控存取微指令次数增多从而使指令执行速度慢。

2）全水平编码格式

这种格式又称直接编码法，其特点是控制场每一位直接表示一种微操作命令。若控制场长n位，则至多可以表示n个不同的微操作命令。

采用此格式的微指令字长，但可实现多个允许的微操作并行执行，微程序长度短，指令执行速度快。

3）分段编码格式是将控制场分成几段，若某段长i位，则经译码，该段可表示2?个互斥的既不能同时有效的微操作命令。

采用这种格式的微指令长度较短，而可表示的微操作命令较多，但需译码器。

2．微程序顺序控制方式的设计

微程序顺序控制方式指在一条指令对应的微程序执行过程中，下一条微指令地址的确定方法。又叫后继地址生成方式，下面是常见的两种。

1）计数增量方式

这种方式的特点是微程序控制部件中的微地址中的微地址产生线路主要是微地址计数器MPC，MPC的初值由微程序首址形成线路根据指令操作码编码形成，在微程序执行过程中该计数器增量计数，产生下一条微指令地址。这使得微指令格式中可以不设置“下地址场”，缩短了微指令长度，也使微程序控制部件结构较简单。但微程序必须存放在控存若干连续单元中。

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北 京 邮 电 大 学

微机原理与接口技术软件实验

实验二：汇编语言程序设计

院    系:    信通院信息工程  

班    级:          

姓    名:              

学    号:         

指导老师:              

二零一三年十一月

一、        实验目的

1、              进行独立编写汇编程序，掌握编写过程

2、              逐步掌握程序设计基本方法：顺序结构、分支结构、循环结构

3、              掌握基本dos命令

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华南理工大学微机原实验四：子程序设计

一.       实验目的

１、学习子程序的定义和调用方法。

２、掌握子程序、子程序嵌套的结构。

３、掌握子程序的程序设计、编制及调试方法。

二.       实验内容

程序采用菜单式选择，可接收用户输入的命令（1~5），各命令如下：

按1键完成字符串小写字母变大写字母

用户输入一由英文大小写字母或数字0~9组成的字符串（以回车结束），程序逐个检查字符串中各字符，将原串中小写字母变成大写字母，其它字符不变，并在屏幕上显示。用户按任一键，重做，按ESC键，返回主菜单。

按2键完成找最大值（二选一）

１、接收用户输入的可显示字符串（以回车结束），程序将其中ASCII码值最大的字符显示出来。

２、接收用户输入若干无符号8位数（以空格或逗号为分隔符，以回车结束），程序将其中最大的数显示出来。用户按任一键，重做，按ESC键，返回主菜单。

按3键完成排序（二选一）

１、接收用户输入的可显示字符串，以回车结束。程序按ASCII码值大小由大到小排序并输出显示。

２、接收用户输入若干个有符号8位数（以空格逗号为分隔符，以回车结束）。程序将其中最大的数显示出来。用户按任一键，重做，按ESC键，返回主菜单。

按4键显示时间

首先提示用户对时，即用户输入时，分，秒（以空格或冒号分隔，以回车结束），然后，在屏幕上不断显示时间，格式为：××（时）：××（分）：××（秒），最好定点显示。用户按任一键，重新对时，按ESC键，返回主菜单。

按5键，结束程序运行，返回系统提示符。

三． 程序与流程图

主程序的简略流程

子程序一的简略流程图                                      子程序二的简略流程图   

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计算机组成原理实验报告

评语: 课中检查完成的题号及题数：

成绩:

指导教师: 课后完成的题号与题数：

实验报告

实验名称：

CPU与简单模型机设计实验

学号： 2008300085 日期： 2010-12-26 姓名： 张浩 班级：

JS000803

一、实验目的：

1. 掌握一个简单CPU的组成原理。

2. 在掌握简单单元电路的基础上，进一步将其构造成一台基本模型计算机。

3. 为其定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试掌握整机概念。

二、实验内容：

1. 修改现有的指令系统，将加法指令的功能修改为R0的内容和某个存储单元的内容相加。增加存数，取数和减法三条机器指令，指令助记符分别为STA，LAD和SUB，指令操作码分别为60,70和80。

2 利用修改后的指令系统编写一段程序，完成16位二进制数的加减法运算。

三、项目要求及分析：

（1）

将加法指令的功能修改为R0的内容和某个存储单元的内容相加。原来的加法指令中的两个数相等且均来自R0寄存器，因此只需要在加法指令中增加取数操作，并将当前的操作数存入运算单元即可。具体的操作步骤如下：

1）将R0中的数据送ALU中的A；

2）给出另一个数在内存中的地址；

3）从内存中取出相应的数据并送ALU中的B；

4）进行加法运算并将结果送R0。

存数指令的具体操作过程如下：

1

计算机组成原理实验报告

1）从IN读入数据要存储的地址；

2）将地址送至AR；

3）从IN读入要存储的数据；

4）将数据送入内存中的相应存储单元。

取数操作的具体操作过程如下：

1）从IN读入数据的存储地址；

2）将存储地址送至AR；

3）将取出的数据送至R0

减法指令的具体操作过程如下：

1）将被减数送至ALU的Ａ；

2）将减数送至ALU的Ｂ；

3）ALU进行减法操作，结果送R0；

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一、实验目的

1、通过实验,进一步理解微程序控制器的组成结构。理解微程序控制器的控制原理

2、加深理解微程序控制器的工作原理。掌握指令流程与功能

3、理解掌握微程序控制器的设计思路与方法

二、实验内容与步骤

   1、微程序控制器的组成原理

   控制存储器：实现整个指令系统的所有微程序，一般指令系统是规定的由高速半导体存储器构成，容量视机器指令系统而定，取决于微程序的个数，其长度就是微指令字的长度。

   微指令寄存器：存放从控存读出的当前微指令。微操作控制字段将操作控制信号送到控制信号线上，微地址字段指出下一条微地址的形成。

  微地址寄存器：存放将要访问的下一条微指令地址

  地址转移逻辑：形成将要执行的微指令地址，形成方式：

取指令公操作所对应的微程序一般从控存的0地址开始，所以微程序的人口地址0是由硬件控制的。当出现分支时，通过判别测试字段、微地址字段、和执行部件的反馈信息形成后即微地址。

Cpu设计步骤：

1. 拟定指令系统
2. 确定总体结构（数据通路）
3. 安排时序
4. 拟定指令流程。根据指令系统，写出对应所有机器指令的全部微操作机器节拍安排，然后列出操作时间表
5. 确定微指令的控制方式、下地址形成方式、微指令格式及微指令字长，编写全部的微指令的代码，最后将编写的微指令放入控制存储器中。

微程序控制器的设计步骤

（1）设计微程序

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信息学院

实  验  报  告

注：每学期至少有一次设计性实验。每学期结束请任课老师按时按量统一交到教学秘书处。

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计算机组成原理实验报告

一、实验目的：

(1)掌握微程序控制器的组成原理。

(2)掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行过程。

二、实验设备：

PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。

三、实验原理：

      微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送和各种处理操作。它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种微指令序列称为微程序。微程序存储在一种专用的存储器中，称为控制存储器,微程序控制器原理框图如图所示：

微程序控制器组成原理框图

       在实验平台中设有一组编程控制开关KK3、KK4、KK5（位于时序与操作台单元），可实现对存储器（包括存储器和控制存储器）的三种操作：编程、校验、运行。考虑到对于存储器（包括存储器和控制存储器）的操作大多集中在一个地址连续的存储空间中，实验平台提供了便利的手动操作方式。以向00H 单元中写入332211 为例，对于控制存储器进行编辑的具体操作步骤如下：首先将KK1 拨至‘停止’档、KK3 拨至‘编程’档、KK4 拨至‘控存’档、KK5 拨至‘置数’档，由CON 单元的SD05——SD00 开关给出需要编辑的控存单元首地址（000000），IN 单元开关给出该控存单元数据的低8 位（00010001），连续两次按动时序与操作台单元的开关ST（第一次按动后MC 单元低8 位显示该单元以前存储的数据，第二次按动后显示当前改动的数据），此时MC 单元的指示灯MA5——MA0 显示当前地址（000000），M7——M0 显示当前数据（00010001）。然后将KK5 拨至‘加1’档，IN 单元开关给出该控存单元数据的中8 位（00100010），连续两次按动开关ST，完成对该控存单元中8 位数据的修改，此时MC 单元的指示灯MA5——MA0 显示当前地址（000000），M15——M8 显示当前数据（00100010）；再由IN 单元开关给出该控存单元数据的高8 位（00110011），连续两次按动开关ST，完成对该控存单元高8 位数据的修改此时MC 单元的指示灯MA5——MA0 显示当前地址（000000），M23——M16 显示当前数据（00110011）。此时被编辑的控存单元地址会自动加1（01H），由IN 单元开关依次给出该控存单元数据的低8 位、中8 位和高8 位配合每次开关ST 的两次按动，即可完成对后续单元的编辑。

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