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1、 江 苏 大 学计算机组成原理课程设计报告专业名称：网络工程班级学号： 3130610031学生姓名： 张 杰 指导教师： 胡广亮 设计时间：2013年6月24日2013年7月2日第一天：熟悉微程序的设计和调试方法一、设计目标1、掌握微程序的设计方法2、熟悉利用调试软件运行、调试微程序的方法二、操作提示1、连接实验设备注意：请在断电状态下连接调试电缆。2、下载FPGA配置数据从课程网站下载CPU.sof等文件，使用Quartus II Programmer 软件将CPU.sof下载到FPGA。3、输入微程序利用调试软件将微程序写入控存，微程序如下。取指令微程序取源操作数为立即数的微程序取目的操
2、作数为寄存器寻址的微程序MOV指令的微程序（目的数寄存器寻址）4、输入调机程序今天的将调机程序就是一条指令：“ MOV #0001H, R1”。首先将指令翻译成机器码，根据指令的编码规则，该指令的编码是：0761 0001。然后利用调试软件将指令码写入主存，地址从主存的0030H开始。5、调试微程序。利用调试软件“Step”按钮控制微指令单步执行，执行结果如图 2.3所示2.3 例2.1 MOV指令的单步运行跟踪数据6、分析微程序的执行结果，一般方法如下：首先分析微程序执行流程是否正确，根据前面指令微流程的设计，理论上该指令微程序的执行顺序应该是00100200300400B00F016006
3、01800703102D02E000，通过调试软件的执行结果图 2.3可以看出，该指令微程序的微指令次序是正确的。如果执行的微指令次序不正确，那就要分析原因，检查BM和NC设置是否正确、检查uAR的各个输入信号的值是否正确，如IR、NA等。然后分析指令的运行结果。理论上本条测试指令执行完后，R1的值应该是0001。通过调试软件的执行结果图 2.3可以看出，指令执行结果是正确的。如果结果不对，就需要进一步分析每一条微指令。分析的方法是针对微指令的每一条微命令，查看相应微操作前后相关模块的数据变化是否与指令微流程一致。下面举个例子说明如何分析每条微指令的。图 2.3的微地址为000B（uAR000
4、B）的控存单元所对应的内容为2008000F，即微指令为2008000F，所代表的微操作是：PCoe，ARce，即PC的内容送IB、IB的内容送AR，理论上的正确结果应该是IB=0031， AR=0031；通过图 2.3的000B单元微指令的执行结果可以看出，IB 的数据由上一条微指令的结果00000031, AR 的数据由上一条微指令的结果00300031，说明本条微指令执行结果是正确。从上面的分析可以看出，要想检查运行结果是否正确，关键是要清楚理论上正确的结果是什么。这就要求实验者对指令的微程序流程非常清楚，从而达到了理解计算机内部信息流动过程、掌握计算机工作原理的目的。所以实验者应重视实
5、验数据的分析工作，否则就失去了实验的意义。1、测试内容：立即数寻址、寄存器寻址测试指令（或程序）：MOV #0001H, R1机器码：内存地址(H)机器码(H)汇编指令00300761 0001MOV #0001H, R1运行结果：第二天取操作数微程序的设计和调试一、设计目标设计并调试取操作数的微程序。二、取操作数微流程取目的操作数流程：三、测试程序、数据及运行结果格式如下：1、测试内容：间接寻址、寄存器寻址测试指令（或程序）：MOF （0048）R1机器码：内存地址(H)机器码(H)汇编指令00300721 0048 0058 0001MOF （0048）R1运行结果：四、设计中遇到的问题及
6、解决办法在设计过程中开始对调试程序的运行不熟悉，不是很了解了此程序的运行。在操作过程中，粗心导致了输入机器码的错误，或者是所在位置错误，重新输入解决了此问题。我详细地了解了它的整个过程和对于每一步的分析和验证，对微程序设计有了更深入的了解。第三天 双操作数指令的微程序设计与调试一、设计目标设计并调试运算指令的微程序。二、双操作数指令微程序入口地址指令助记符指令编码入口地址（H）FEDCBA9876543210MOVsrc, dst000001源地址码目的地址码031ADDsrc, dst000010源地址码目的地址码032ADDCsrc, dst000011源地址码目的地址码033SUBsrc
7、, dst000100源地址码目的地址码034SUBBsrc, dst000101源地址码目的地址码035CMPsrc, dst000110源地址码目的地址码036ANDsrc, dst000111源地址码目的地址码037ORsrc, dst001000源地址码目的地址码038XOR src, dst001001源地址码目的地址码039TESTsrc, dst001010源地址码目的地址码03A三、双操作数指令执行微程序微地址(H)微指令(H)微命令BMNA注释007000008004044指令执行入口0489870006FTRoe, ADD, PSWce, SV006FADD04C98B00
8、06FTRoe, ADDC, PSWce, SV006FADDC05098F0006FTRoe, SUB, PSWce, SV006FSUB0549930006FTRoe, SUBB,PSWce, SV006FSUBB05898C00000TRoe, CMP, PSWce0000CMP05C9970006FTRoe, AND, PSWce,SV006FAND 0609980006FTRoe, OR, PSWce，SV006FOR0649A30006FTRoe, XOR, PSWce, SV006FXOR 06899400000TRoe, AND, PSWce0000TEST 06F00000E
9、70NOP0070回送四、测试程序、数据及运行结果1、测试内容：立即寻址，直接寻址，间接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址测试程序：MOV（0048H） R1 TEST 0048H R1 AND #0078H （R0） ADD R1 R0机器码：内存地址(H)机器码(H)汇编指令00300721 0048 0001MOV（0048H） R100482B48 0001 TEST 0048H R100781F70 FFF0 0000AND #0078H （R0）00780820ADD R1 R0运行结果：五、设计中遇到的问题及解决办法调试双操作数指令执行微程序，先要写出双操作数指令执行微程序的微地址
10、，微命令，然后写微程序，最后上机调试，判断是否正确，检查微程序运行结果是否正确是一项稍繁琐的事情，需要检查每步的寄存器、标志位、总线上的地址和数据。但经过几天的熟悉，我们已慢慢熟悉掌握。第四天单操作数运算和移位指令的微程序设计与调试一、设计目标完成单操作数运算指令INC、DEC、NOT和7条移位指令微程序的设计。二、单操作数运算和移位指令微程序入口地址指令助记符入口地址（H）指令助记符入口地址（H）INC071SAR061DEC072SHL062NOT073SHR063ROL064ROR065RCL066RCR067三、单操作数运算和移位指令微程序的设计微地址(H)微指令(H)微命令BMNA注
11、释092SAR1810 006F06F094SHL1820 006F06F096SHR1810 006F06F098ROL1820 006F06F09AROR1810 006F06F09CRCL1820 006F06F09ERCR1810 006F06F0A41A70006FINC, PSWce, SV006FINC0A81AB0006FDEC, PSWce, SV006FDEC0AC 19F0006FNOT, PSWce ,SV006FNOT07068000000Soe, GRSce0000存入寄存器07160030072Soe, DRce0072存入dr07200052000DRoe, ARoe, WR0000存入贮存四、测试程序、数据及运行结果1.测试内容：间接寻址测试程序：SHL （0010）H机器码：内存地址(H)机器码(H)汇编指令00300059 0010 SHL （0010）H运行结果： 微指令的执行次序为：00100200300601B01F0220230240250260076202F，参照取指令、取操作数和SHL指令执行微流程分析，所执行的微指令的次序是正确的。2.测试内容：相对寻址测试程序： DEC (0001)机器码：内存地址(H)机器码(H)汇编指令00300258 0001DEC (0001)运行结果
