计算机组成原理实验—整机实验

《计算机组成原理实验—整机实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理实验—整机实验（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、系统软件的一般使用流程在 Windows 环境下选中 FD-CES 项目组，点击 FD-CES 图标，其第一个画面如下图。E FH-CES田FD - CES计算机组成实验仪系统软件复旦大学计算机科学系复旦大学科教仪器厂FD-CES AssemblerFD-CES Debugger系统软件分为两大部分：FD-CES Assembler和FD-CES Debugger。前者用于编辑、 汇编、反汇编等，这一部分不需连实验仪即可工作；后者用于调试、传送等，这一部分 需与实验仪相连后方能工作。一.FD-CES AssemblerFD-CES Assemble r的主菜单条有如下两个选项： File He

2、lp当在File选项中新建（New）或打开（Open） 个文件之后，主菜单条的选项又增加 了四个： Edit Search Assemble DisAssemle Window每个选项都可以弹出一个下拉式菜单，其中 Assemble DisAssemle 选项的下拉式菜 单如下图 1-12 示。1.编辑 编辑微指令位定义文件，文件名为 BIT.DEF。 编辑微程序，文件名为 MOP.MID。 选择主菜单条中Assemble DisAssemle选项下的“GEN”功能，将MOP.MID文件 转换成MOP.DAT （数据文件）后存盘。编辑指令定义文件，文件名为INS.DEF。（5）编辑调机程序（汇

3、编码编写），文件名必须带有.ASM的后缀名。 FD-CESII Assembl.er & Di EAzEerTiblerVI. 0FuDanFile 鈕讥 S e:eq- chAssemble HisAssembleWindow Help以上几个文件编辑的前后次序可以颠倒，但必须遵循以下两点原则： 编辑的微程序即MOP.MID为中间文件，它必须经过转换成MOP.DAT,才能传送到 实验仪的控存中。（2）.对调机程序（源程序）进行汇编前，必须先建立（编辑）指令定义文件。1 汇编选择主菜单条中Assemble DisAssemle选项下的“Assemble”功能，对调机程序（源 程序）进行汇编，以

4、产生相应的目标文件和列表文件。二. FD-CES DebuggerFD-CES Debugger功能需要与的主菜单条有如下几个选项： Structure Load Run ViewFD-CES Debugger 功能需要与实验仪连接后方能工作， PC 机与实验仪通过串行口连 接，见下图。1. 选择实验计算机结构在主菜单条中的Structure选项有八种不同结构的实验计算机可供选择。如下图。通过 KA、KB、KC 和 KR 四组开关可选择不同的运算器结构；除此之外，由于实验仪提 供了键盘和打印机两种外部设备，因而选用或不选用外设也可构成不同的实验计算机。 下图给出了结构 4 的逻辑图。2 装入

5、装入选项可以弹出一个下拉式菜单，如下图。利用本选项中的“Program”和“Micro Program”项分别将编辑、汇编之后的调机 程序（.OBJ文件）和编辑、转换为数据型文件的微程序（.DAT ）传送到内存和控存中， 利用本选项中的“Bit Definition”项将微指令定义文件（BIT.DEF）装入内存。3 运行运行选项可以弹出一个下拉式菜单，如下图。利用此选项可以在PC机上调试实验 计算机。选择本选项中的Start at,从PC机键盘输入起始地址，然后选择该项中的Step （单 步方式）或Run （连续方式）运行调机程序。也可以直接使用控制台面板控制运行程序。以上三项工作次序不能颠倒

6、，由于在软件中采用依次锁定的措施，故前一项工作未 做，后一项无法执行。在执行时，注意以下几点： 所选结构必须与实验仪上八个选择开关一致。传送调机程序及微程序时，请注意M/CM开关应与实际情况相对应，另外需输入 起始地址。若要观察单步运行时各微操作之有效性，务必将M/CM开关置于右侧。实验计算机的设计利用 FD-CES-B 实验仪提供的硬件资源（基本功能模块、控制台及外设等），设计一 台微程序控制的实验计算机。一实验内容设计一台具有 16 条指令的微程序控制的实验计算机。二设计要求 具有键盘和打印机两种外部设备； 运算器采用多累加器结构或单累加器多寄存器结构； 指令系统具有 16 条指令； 外设

7、和主存统一编址, 当：alO=O,访问主存；a10=1，访问外设。 操作数寻址方式有：寄存器直接寻址；寄存器间接寻址； 直接寻址； 立即数寻址； 相对寻址； 间接寻址； 寄存器变址寻址。三设计目的 了解多累加器或单累加器多寄存器结构计算机的特点； 了解几种寻址方式的控制过程； 掌握微程序控制的计算机的设计方法，加深了解微程序的特点； 通过设计和调试了解计算机如何执行指令，如何控制I/O设备工作。 四设计步骤1 确定设计总要求见设计要求，建议采用多累加器结构（KA、KB、KC、KR分别置于右、左、左、上）。 2设计整机逻辑框图根据设计要求，对实验仪硬件资源（各模块）进行逻辑剪辑组合，设计出实验计

8、算 机的整机逻辑框图。为利于调试，应在逻辑图上标明各器件的控制信号及必要的输出信号。2 设计指令系统确定实验计算机的指令系统具体由哪些指令组成，包括哪几种类型，指令操作数有 哪几种寻址方式，以及指令编码等。指令系统通常应包含以下几种类型： 算术/逻辑运算类指令； 移位操作类指令； 数据传送类指令； 程序控制类指令； 存储器操作类指令 输入/ 输出类指令。假设某机的指令格式和功能如下表所列。指令 助记符指令编码指令 字节数指令操作 功能7 6 5 4 3 2 1 0ADD A,Ai0 0 0 0 0 0 Ai单(A) + (Ai)f ASUB A,Ai0 0 0 0 0 1 Ai单(A)-(Ai

9、)AMOV A,Ai0 0 1 0 0 0 Ai单(I2I1I0(Ai)f AMOV A,Ai0 1 0 0 0 0 Ai单(Ai) AMOV Ai,A0 1 0 0 0 1 Ai单(A) AiMOV A,#da ta0 1 1 0 0 0 0 0 da ta双Data AMOV Ai,#da ta0 1 1 0 0 1 Aida ta双Data AiLDA,addr1 0 0 0 0 a10a9a8a7 a0双(addr) ASTA,addr1 0 1 0 0 a10a9a8a7 a0双(A) addrRLC A1 1 0 0 0 0 0 0单C、A左环移一位RRC A1 1 0 0 0 1

10、 0 0单C、A右环移一位JZ addr1 1 1 0 0 0 a9a8a7 a0双若标志 Z=1,addrPCJC addr1 1 1 0 1 0 a9a8a7 a0双若标志 C=1,addrPCJA0 addr1 1 1 1 0 0 a9a8a7 a0双若(A0)=1,addrPCJMP addr1 1 1 1 1 0 a9a8a7 a0双AddrPCHALT1 1 1 1 1 1 1 1单置“0” RUN触发器3设计指令执行流程 根据实验计算机整机逻辑图来设计指令系统中每条指令的执行流程。 对于微程序控制的计算机设计指令执行流程时，要保证每条微指令所含微操作的必 要性和合理性，防止微操作

11、之间有时序冲突，为此要分析：哪些微操作信息可以安排在同一条微指令中； 哪些微操作信息必须安排在同一条微指令中； 哪些微操作信息不能安排在同一条微指令中。另外，还应记住：总线IAB、IDB、OAB、ODB仅是传输信息的通路而已，无寄存信息 的功能；利用总线传输信息时要保证信息的唯一性（即不允许有一个以上的器件向总线 发送信息）；ALU的输出缓冲器BUFFER仅是三态传输门电路，无寄存功能。下面我们举几个例子说明指令流程。 注：箭头表示数据信息流向，横线上信号为所须的控制信息 例 1：单字节指令 ADD A,Ai该指令功能为(A) + (Ai) -A,需执行如下微操作： (PC)-PCO TABB

12、1-OAB (M)_0DB*IDBJlR (pc)+iXpc ABUFFERIDB* ACT 備)Ai匹TMP (ACT)+(TMP)T, Cn M, S3S0, X0,X1,Ca Cn+4 SA，SA，CCY例 2：双字节指令 LDA addr;根据PC访问内存；取本指令字节送 iR1; PC 加 1,为取下条指令字节准备 ；读人，送ACT,为ALU准备好被加数 ；读人讥 送TMP,为ALU准备好加数;ALU执行加法，结果存A ；据加法结果置进位标志 CY该指令的功能为(addr)A,需执行如下 (PC) PCOiAB B1 OAB (M) RC ODB B2,B3iDB Ci,GiiR1

13、(PC)+1 P+1,CK PC (PC) PCOiAB B1 OAB (M) RC ODB B2,B3iDB CL iR2 (PC)+1 P+1,CK PC i2i1i0(iR2) Oi iAB B1 OAB (M)QDB-b2IDBC1TMP (TMP) OT：Cn：M：S3 S0：X0：X1：CA 根据总体的逻辑框图和各模块的控制信；根据PC访问内存；取出指令第一字节送IR1； PC 加 1,为取下条指令字节准备；根据PC访问内存；取出指令第二字节送IR2； PC 加 1,为取下条指令字节准备；由IR1低3位和IR2的8位形成11位；操作数地址;从内存中读出操作数送TMP；TMP内容经A

14、LU传送，存入A 可以写出各条指令的微操作。下表列出部分指令的微操作三时间表。指令助记符节拍微操作控制信号有效电平取指微指令T0(PC)IABOAB(M)ODBIDBIR1 (PC)+1PC(MD)MPC*PCO,B1RC,B2,B3,CI,GIP+1,CKMLD0,00,0,0, f ,01,10ADD A,AiT1(A) BUFFERIDBACTOB,CC,CG0, f ,0T2(ACT) + (Ai)A置CyRR,A,B,CT,OT CH,M,S3,S2,S1,S0X0,X1,CASA,SB,CP0,I1,I0,1,01,0,1,0,0,11,1, f1,1, f111111MOV A,AiT1(Ai)IDBIR2RR,A,B,CL0,I1,I0, fT2(IR1,IR2) IABOAB(ACT) + (Ai)f A(M) ODBIDB