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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划华科微机原理实验报告微机原理实验报告课程：微机原理指导老师姓名：学号：实验名称：Lab02:MIPS处理器部件实现A微机原理实验报告一、实验目的本实验旨在实现MIPS处理器的部件控制器和ALU,理解CPU控制器,理解ALU的原理,使用Verilog语言设计CPU控制器和ALU,使用ISim进行行为仿真。二、实验原理及说明MIPS的基本架构如图1所示，包括Control，ALU这样的组合逻辑单元，也包括如instructionmemory，Datamemory和Registersfil
2、e存储单元。本实验主要实现CPUControl和ALU两个部分。CPU控制器的实现CPUControl单元输入为指令的opCode字段，即操作码;以及R指令的funct编码。操作码和Funct编码经过主控制单元的译码，给ALU，DataMemory，Registers，Muxs等部件输出正确的控制信号。图2.MIPS基本指令格式图:控制模块的IO定义注：Jump指令编码是，Jump输出信号为1，其他输出信号都为0图3.OpCode与控制输出的编码关系图4.Funct，ALUOp与ALUControl编码关系(二)ALU的实现ALU是CPU核心的计算单元，实现诸如加，减，或，与等操作。算术操作的
3、编码三、实验verilog代码CPU控制器的实现moduleCtr(input5:0OpCode,input5:0Funct,outputregRegDst,outputregALUSrc,outputregRegWrite,outputregMemWrite,outputregMemRead,outputregMemtoReg,outputregBranch,outputregJump,outputreg3:0ALUControl);reg1:0ALUOp;always(OpCode)begin一、硬件实验环境的检测硬件实验环境简介TD-PIT实验装置提供了多种常用接口及控制应用部件，如定时
4、器/计数器8254、并行接口8255、键盘输入及LED显示、二进制开/关输入及发光管显示等接口单元电路。TD-PIT实验装置还向PC机申请了接口实验所需的配置资源。其中包括16M的存储地址空间、256字节的I/O地址空间和一条中断请求线。中断请求线是映射到PC机内部的15条中断线的一个。这些信号如下表所示。表TD-PIT实验装置的仿真ISA接口信号TD-PIT实验装置提供了四个I/O设备片选信号和两个存储器设备片选信号，片选信号与偏移地址空间对应关系如下表所示。表片选地址对应偏移地址范围硬件实验环境的检测检测硬件环境的好坏是每次微机原理与接口实验之前的必需工作，防止试验中出现未知的bug而无从
5、查起。1.检测方法运行检测程序，用示波器检测实验装置的所有信号是否正常。如发现故障，应检查实验装置上该信号的连线是否开路，是否短路。查出故障，予以排除。2.检测工具TD-PIT实验装置、示波器、连接线若干、PC机3.检测程序若要在示波器上观测到实验装置上各种信号的波形，则必须执行循环程序，如果只执行几条语句而不构成循环，则输出的信号一闪而过，在示波器上就无法观测到信号的波形。计算机执行无循环程序后无法退出，这种循环称为“死循环”。为防止“死循环”，必须在循环语句中加入退出循环命令，一般采用11号功能调用来退出循环。测试程序如下所示：Stcksegmentstackstackdw32dup(?)
6、stckendsdatasegmentdataendscodesegmentbeginprocfarassumess:stck,cs:code,ds:datapushdssubax,axpushaxmovax,datamovds,axAGN:MOVAL,0FHMOVDX,0E060H;送端口地址INAL,DX;从给出端口输入数据MOVDX,0E067HOUTDX,AL;从给出端口输出数据MOVAH,0BH;11号功能调用INT21H;检测有无键盘输入CMPAL,0;AL=FFH，有输入；AL=00，无输入JZAGNretbeginendpcodeendsendbegin4.地址线、数据总线及有
7、关信号控制的波形片选译码输出?0的信号该信号应为负脉冲选通信号，如下图所示。图片选译码输出信号波形地址线信号各信号输出如下图所示。图XA0XA2、XA4XA7地址信号波形图XA3地址信号波形数据线信号各信号波形如下图所示。图XD0XD3数据线信号波形图XD4XD7数据线信号波形I/O写信号和I/O读信号脉冲波形如下图所示。或信号波形图二、硬件实验过程总结设计前的准备及制定设计方案1.了解I/O接口实验的基本原理与实验要求。该实验要求编制一个循环程序，将从74LS244的输入的数据从74LS273的输出发光二极管上对应起来。具体实验原理图及实验内容见下文第三部分硬件大实验中I/O接口实验。2.准
8、备好相关芯片和芯片的引脚图，以及芯片的输入输出关系。例如在I/O接口实验中用到了下列芯片，引脚图如下所示。图74LS244引脚图图74LS273引脚图图74LS32引脚图3.编写硬件调试程序实验环境测试程序将上文第一部分第3点，实验环境检测程序。I/O接口硬件调试程序如下：stcksegmentstackstackdw32dup(?)stckendsdatasegmentdataendscodesegmentbeginprocfarassumess:stck,cs:code,ds:datapushdssubax,axpushaxmovax,datamovds,axAGN:MOVDX,0E003
9、HINAL,DXMOVDX,0E004H微机原理实验报告学号姓名专业华中科技大学通信1301指导教师院电信学院课本例题例一、显示十六进制数1、实验代码.datastr:.byte0x20,0x30,0x78#十六进制显示前缀hex:.space8#预留8个内存单元.byte0x00.textmain:li$v0,0x31BC3541la$s0,hexaddi$s0,$s0,7li$s1,8rep:andi$s2,$v0,0xfaddi$s2,$s2,0x30slti$t0,$s2,0x3Abne$t0,$0,lessaddi$s2,$s2,0x07less:sb$s2,0($s0)addi$s
10、1,$s1,-1addi$s0,$s0,-1srl$v0,$v0,4slti$t0,$s1,1beq$t0,$0,repli$v0,4la$a0,strsyscallli$v0,10syscall2、流程图#字符串结束符#初始化#获取低四位#转换为ASCII码#存储转换结果#显示转换后的字符串#退出3、实验截图1)用户数据段2)输出结果例二、输入十六进制数1、实验代码.datastr:.space11err:.asciizinputerror.textmain:li$v0,8la$a0,strli$a1,11syscall#输入字符串lbu$t1,0($a0)li$t0,0x30bne$t1,
11、$t0,printerr#比较是否为十六进制输入前缀lbu$t1,1($a0)li$t0,0x78bne$t1,$t0,printerraddi$a0,$a0,2li$v0,0rep:lb$t0,0($a0)li$t2,0x0abeq$t0,$t2,exit#比较是否碰到输入结束字符addi$t0,$t0,-48#0-9字符转换slti$t1,$t0,0bne$t1,$0,printerrslti$t1,$t0,10beq$t1,$0,upperjconvertupper:addi$t0,$t0,-7#大写字符转换slti$t1,$t0,10bne$t1,$0,printerrslti$t1,
12、$t0,16beq$t1,$0,lowerjconvertlower:addi$t0,$t0,-32#小写字符转换slti$t1,$t0,10bne$t1,$0,printerrslti$t1,$t0,16beq$t1,$0,printerrconvert:sll$v0,$v0,4#合并数字结果or$v0,$v0,$t0addi$a0,$a0,1#调整地址指针jrepprinterr:li$v0,4#输入出错提示la$a0,errsyscallexit:li$v0,10#程序结束syscall2、流程图目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
