发布时间 : 星期二 文章计算机组成原理大型实验 - 实验报告和源代码更新完毕开始阅读
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计算机组成原理大型实验任务书（计算机12级1、2、3班和实验班） 一、实验目的：
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，进一步理解和掌握动态微程序设计的概念；完成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。 二、实验说明：
要进行这项大型实验，必须清楚地懂得： （1）TEC-2机的功能部件及其连接关系；
（2）TEC-2机每个功能部件的功能与具体组成； （3）TEC-2机支持的指令格式；
（4）TEC-2机的微指令格式，AM2910芯片的用法；
（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； （6）要实现的新指令的格式与功能。 三、实验内容：
选定指令格式、操作码，设计如下指令：
（1）把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。
指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3 四字指令（控存入口100H） 功能： [ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2]
（2）将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。
指令格式：E0 DR SR，ADDR （SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存入口130H） 功能： DR=SR - [ADDR]
（3）转移指令。判断两个通用寄存器内容是否相等，若相等则转移到指定绝对地址，否则顺序执行。
指令格式：E5 DR SR，ADDR 双字指令（控存入口140H） 功能： if DR==SR goto ADDR else 顺序执行。
设计：利用指令的CND字段，即IR10~8，令IR10~8=101，即CC=Z
则当DR==SR时Z=1，微程序不跳转，接着执行MEM PC（即ADDR PC） 而当DR!=SR时Z=0，微程序跳转至A4。 四、实验要求：
（1）根据内容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） （2）设计测试程序、实验数据并上机调试。
（3）设计报告内容：包括1、设计目的2、设计内容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）。（具体要求安最新规范为准） （4） 大型实验报告必须打印成册，各班班长收齐大型实验报告于19周星期五前，交张芳老师办公室。
实验设计并分析：
第一条：把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。
指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3 四字指令（控存入口100H） 功能： [ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2]
指令格式：
D4XX ADDR1 ..........
. . . ADDR2 ADDR3 微程序：
PC→AR，PC+1→PC： 0000 0E00 A0B5 5402 MEM→AR： 0000 0E00 10F0 0002 MEM→Q： 0000 0E00 00F0 0000 PC→AR，PC+1→PC： 0000 0E00 A0B5 5402 MEM→AR： 0000 0E00 10F0 0002 MEM+Q→Q： 0000 0E01 00E0 0000
PC→AR，PC+1→PC： 0000 0E00 A0B5 5402 MEM →AR： 0000 0E00 10F0 0002 Q→MEM，CC#=0： 0029 0300 1020 0010
指令分析：
PC->AR, PC+1->PC
0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR
0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM->Q 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR, PC+1->PC
0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM+Q->Q 0000 0000 1110 0000 0001 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR, PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 Q->MEM, CC#=0 0029 0000 0011 0000 0000 0001 0000 0010 0000 0000 0000 0001 0000
假设从地址[0828]开始执行微程序，此时程序计数器PC的值是0829。因为运行程序的时候[0829]和[0830]中存了加法的两个加数的内存地址，所以要想方设法1）把这两个加数传到运算器的寄存器中，2）在运算器中相加，3）将结果输出到内存单元[ADDR1]。以下分别进行分析。
1）取每个加数要访问两次内存，第一次是取得加数所在的内存地址的值(MEM→AR), 第二次是取
得加数本身并保存在Q寄存器中（MEM→Q）。注意，取第二个加数的时候，第一次仍是MEM→AR，而第二次MEM+Q→Q的同时也把加法给完成了，请见接下来的分析。
2）相加的操作是MEM+Q→Q。MEM是从内存中取得的第二个加数的值，左边的Q是刚才取得的第
一个加数的值。他俩相加的和传给Q寄存器，覆盖掉了Q寄存器刚才保存的值（第一个加数）。
3）现在Q寄存器中存有加法的运算结果，最后的工作是把这个结果写到内存单元[ADDR1]中去。
如果AR或者PC指向[ADDR1]的话就好办了，难点在于现在AR已经到了[ADDR2]处，PC已经到了[ADDR2+1]处，而且又不知道如何让寄存器的值减一。后来问同学，得到了解决办法：利用IP寄存器。IP正好还呆在[ADDR1-1]，即内存地址[0828]。显然，让IP+1就得到了[ADDR1]，即[0829]。微指令是IP+1→AR以及MEM→AR，这时AR的值为第一个加数所在的单元[ADDR1]。
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现在Q的值是运算结果，AR的值是运算结果要传给的内存地址。显而易见，最后一步就是“存
储器写”操作Q→MEM。
其它要注意的地方：
1）微程序中有两处PC+1→PC，第一处是为了取得第二个加数所在的内存地址，第二处是为了把
PC指向下一句，在这里是RET，才能使程序正常结束。
2）程序最后要转向A4H执行后续处理程序。此处下地址的转换方法：将A4H从左到右用八位二
进制数写出，左边补两个“0”，右边加两个“0” （备用位B45、44），得到0010 1001 0000B，再把这个十二位二进制数翻译成十六进制，结果是290H。
3）使用Q寄存器的好处有：第一，不修改通用寄存器R0，R1等，因为别的程序可能用到它们。第二，程序易读、风格优美。
程序调试：
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第二条：将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。
指令格式：E0 DR SR，ADDR （SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存入口130H） 功能： DR=SR - [ADDR]
微程序：PC→AR，PC+1→PC： 0000 0E00 A0B5 5402
MEM→AR： 0000 0E00 10F0 0002 SR - [ADDR] →DR： 0029 0301 31D0 0088
指令格式： E0XX ADDR 指令分析： 根据指令的功能和指令格式，先读取地址ADDR单元内容暂时放置于Q寄存器中，然后再读取内存单元中的DATA，同时与Q寄存器内容相减，结果存放在DR寄存器中。
每条指令系统微操作详细：
PC->AR, PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR
0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 SR-MEM->DR 0029 0000 0011 0000 0001 0011 0001 1101 0000 0000 0000 1000 1000 调试： ..........