計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、課設(shè)目的3</b></p><p><b>　　二、課設(shè)任務(wù)3</b></p><p>　　三、使用的設(shè)備及軟件3</p><p><b>　　設(shè)備3</b></p&

2、gt;<p><b>　　軟件3</b></p><p><b>　　四、設(shè)備連接4</b></p><p><b>　　五、編程題目4</b></p><p><b>　　六、程序流程圖5</b></p><p><b>

3、　　七、程序5</b></p><p>　　八、程序每條指令對(duì)應(yīng)的機(jī)器代碼和對(duì)應(yīng)的微指令6</p><p><b>　　九、調(diào)試過(guò)程7</b></p><p><b>　　十、結(jié)果11</b></p><p><b>　　十一、總結(jié)11</b></p

4、><p><b>　　一、課設(shè)目的</b></p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)更清楚地理解下列基本概念：</p><p>　　1、計(jì)算機(jī)的硬件基本組成；</p><p>　　2、計(jì)算機(jī)中機(jī)器指令的設(shè)計(jì)；</p><p>　　3、計(jì)算機(jī)中機(jī)器指令的執(zhí)行過(guò)程；</p><p>　　4

5、、微程序控制器的工作原理；</p><p>　　5、微指令的格式設(shè)計(jì)原理。</p><p>　　6、通過(guò)使用軟件HKCPT，了解程序編譯、加載的過(guò)程。</p><p>　　7、通過(guò)微單步、單拍調(diào)試，理解模型機(jī)中的數(shù)據(jù)流向。</p><p><b>　　二、課設(shè)任務(wù)</b></p><p>　　1、

6、在掌握各模塊功能的基礎(chǔ)上，構(gòu)成模型機(jī)；</p><p>　　2、熟悉模型機(jī)的通路、微指令系統(tǒng)、與匯編指令的關(guān)系；</p><p>　　3、使用微機(jī)與模型機(jī)連接調(diào)試的應(yīng)用程序HKCPT；</p><p>　　4、編輯程序，了解程序編譯、加載及運(yùn)行的過(guò)程。</p><p>　　三、使用的設(shè)備及軟件</p><p><

7、b>　　設(shè)備</b></p><p>　　此次課設(shè)使用HK-CPT-IV型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介如下：</p><p>　　基本功能模塊：運(yùn)算器模塊、指令部件模塊、堆棧寄存器模塊、存儲(chǔ)器模塊、總線傳輸模塊、微程序模塊、啟停和時(shí)序模塊，以及用于調(diào)試和觀察數(shù)據(jù)的監(jiān)控模塊。</p><p>　　組成結(jié)構(gòu)：采用總線結(jié)構(gòu)?？偩€分為：內(nèi)部、外部地

8、址總線，內(nèi)部、外部數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　監(jiān)控模塊：為實(shí)驗(yàn)調(diào)試和程序設(shè)計(jì)帶來(lái)了相當(dāng)?shù)谋憷?。?shí)驗(yàn)者可以通過(guò)監(jiān)控模塊來(lái)修改微程序和內(nèi)存中的程序。</p><p>　　操作方式 ： 單機(jī)方式——整個(gè)系統(tǒng)可單獨(dú)使用；聯(lián)機(jī)方式——系統(tǒng)可與PC機(jī)相連。</p><p><b>　　軟件</b></p><p>　　此次課設(shè)使

9、用的軟件為HKCPT，其使用介紹如下：</p><p>　　啟動(dòng)HKCPT：第一次啟動(dòng)HKCPT，用戶需設(shè)置實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通訊端口。退出HKCPT時(shí)，會(huì)自動(dòng)保存用戶最后一次的設(shè)置。用戶選擇“設(shè)置——實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”菜單項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中，選擇相應(yīng)的通訊串口、通訊波特率和延時(shí)因子。點(diǎn)擊確定按鈕，即可使用。</p><p>　　程序編寫(xiě)：選擇“文件—新文件”菜單項(xiàng)，將新建一個(gè)空的編輯窗口。用戶在編輯窗口

10、中輸入以下程序。輸入完畢，選擇“文件—另存為”菜單項(xiàng)，把該文件保存為demo.asm。因?yàn)榫幾g器支持長(zhǎng)文件名，用戶也可以把該文件保存在如“我的文檔”之類的目錄夾中。用戶可以直接選擇“文件—打開(kāi)”菜單項(xiàng)打開(kāi)該文件。</p><p>　　程序編譯：編譯是檢查源文件的語(yǔ)法錯(cuò)誤，如果源文件沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，編譯器將生成源文件的目標(biāo)代碼，由于是單匯編文件，編譯產(chǎn)生的目標(biāo)代碼可以直接加載調(diào)試。用戶選擇“編譯——編譯當(dāng)前文件”菜單

11、項(xiàng)，將編譯當(dāng)前活動(dòng)窗口中的源文件，編譯結(jié)果的信息顯示在輸出窗口中。用戶可以根據(jù)輸出窗口中錯(cuò)誤信息直接定位到源文件的相應(yīng)位置。</p><p>　　程序運(yùn)行：加載后，可以運(yùn)行程序，有三種運(yùn)行方式：</p><p>　　微單步：每執(zhí)行一條微程序，PC指針加1，微指令向后移動(dòng)一步，同時(shí)結(jié)構(gòu)圖中繪出執(zhí)行步及上一步的數(shù)據(jù)流向，各個(gè)寄存器和控制線狀態(tài)會(huì)相應(yīng)改變。</p><p>

12、;　　程序單步：從當(dāng)前PC指針行執(zhí)行源文件的一行語(yǔ)句，然后又停止。結(jié)構(gòu)圖中顯示的寄存器值和控制線都會(huì)隨之刷新，但不顯示數(shù)據(jù)流。</p><p>　　全速運(yùn)行：全速運(yùn)行程序，遇到用戶斷點(diǎn)或按暫停鍵或執(zhí)行到halt指令停止。</p><p><b>　　四、設(shè)備連接</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的設(shè)備連接包括3部分的內(nèi)容：</p&g

13、t;<p><b>　　數(shù)據(jù)總線的連接：</b></p><p>　　各模塊的連線：由于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了連線板，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要將連線板插在指定的地方，這樣，各個(gè)模塊就成功的連接了。</p><p>　　與計(jì)算機(jī)的連線：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的連接線將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與計(jì)算機(jī)相連，這樣，計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件可以和平臺(tái)相互通訊。</p><p><b&

14、gt;　　五、編程題目</b></p><p>　　從1加到10，再帶進(jìn)位右移一位，最后，再加上自已學(xué)號(hào)的后三位，結(jié)果存放到RAM的40H號(hào)字節(jié)單元中。</p><p><b>　　六、程序流程圖</b></p><p><b>　　七、程序</b></p><p>　　根據(jù)程序流程圖所

15、示，可以進(jìn)行代碼的編寫(xiě)：</p><p>　　MOV R0,#0A</p><p><b>　　MOV A,#0</b></p><p><b>　　MOV R3,#1</b></p><p><b>　　MOV R1,#1</b></p><p>&l

16、t;b>　　ADD A,R3</b></p><p><b>　　MOV R2,A</b></p><p><b>　　MOV A,R3</b></p><p><b>　　SUB A,R0</b></p><p><b>　　JZ 14</b

17、></p><p><b>　　MOV A,R3</b></p><p><b>　　ADD A,R1</b></p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><

18、p><b>　　JMP 08</b></p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p><b>　　STA 20</b></p><p><b>　　RRC A</b></p><p><b>　　STA 30</

19、b></p><p>　　MOV R0,#73</p><p><b>　　ADD A,R0</b></p><p><b>　　STA 40</b></p><p><b>　　HALT</b></p><p>　　八、程序每條指令對(duì)應(yīng)的機(jī)器代碼

20、和對(duì)應(yīng)的微指令</p><p><b>　　九、調(diào)試過(guò)程</b></p><p><b>　　全速執(zhí)行：</b></p><p>　　全速執(zhí)行可以一次性使所有的代碼執(zhí)行完畢，從而得出最終的結(jié)果。此過(guò)程一般用于代碼準(zhǔn)確無(wú)誤之后的執(zhí)行，其步驟為：?jiǎn)螕舨藛巍罢{(diào)試”項(xiàng)，選擇“全速執(zhí)行”，最后可以看到最終的結(jié)果。在執(zhí)行的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)

21、平臺(tái)上的指示燈不斷地閃爍，是由于每一條微指令都對(duì)應(yīng)著不同的指示燈的明暗情況。</p><p><b>　　程序單步：</b></p><p>　　程序單步用于調(diào)試使用，每一次執(zhí)行一條指令，其步驟為：?jiǎn)螕舨藛巍罢{(diào)試”項(xiàng)，選擇“程序單步”，可以看到指令序列上的亮條紋移動(dòng)了一條指令。在執(zhí)行的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的指示燈不斷地閃爍，是由于一條指令對(duì)應(yīng)著多條微指令，每一條微指令都

22、對(duì)應(yīng)著不同的指示燈的明暗情況。</p><p><b>　　微單步：</b></p><p>　　微單步可以將每一條指令包含的微指令分步執(zhí)行，其步驟為：?jiǎn)螕舨藛巍罢{(diào)試”項(xiàng)，選擇“微單步”，可以從結(jié)構(gòu)圖窗口中看到每一條微指令執(zhí)行的操作。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，可以看到指示燈的對(duì)應(yīng)不同微指令的不同明暗變化。</p><p>　　例如：“SUB A,R2”對(duì)應(yīng)

23、的微指令序列為：</p><p><b>　　取指令</b></p><p>　　A->BUS->DR1</p><p>　　R2->BUS->DR2</p><p>　　ALU->BUS->A</p><p><b>　　微單步：</b>

24、</p><p><b>　　十、結(jié)果</b></p><p><b>　　應(yīng)得結(jié)果：</b></p><p>　　1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55=(00110111)B</p><p>　　移位后得(00011011)B=(1B)H</p><p>　　我學(xué)

25、號(hào)的末3位為115=(73)H</p><p>　　則結(jié)果為(1B)H+(73)H=(8E)H。</p><p><b>　　查看方法：</b></p><p>　　在“程序代碼窗口”范圍內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“讀出”項(xiàng)，在相應(yīng)的內(nèi)存區(qū)間可以看到內(nèi)存中的結(jié)果：在本例中，數(shù)據(jù)顯示在第4行、第1列（第40H號(hào)字節(jié)單元內(nèi)存中）。</p>

26、<p><b>　　實(shí)際結(jié)果：</b></p><p>　　用讀出命令，在程序代碼窗口中讀出結(jié)果——8EH，與計(jì)算結(jié)果一致。</p><p><b>　　十一、總結(jié)</b></p><p>　　這次歷時(shí)64個(gè)學(xué)時(shí)的計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，我受益匪淺。首先是在此次課程設(shè)計(jì)中，最大的收獲就是在出現(xiàn)問(wèn)題后尋找解決

27、的辦法，這一點(diǎn)鍛煉了自己的學(xué)習(xí)能力，每次出現(xiàn)新問(wèn)題，自己總會(huì)先照著軟件上面程序運(yùn)行的流程找找問(wèn)題，然后跟同學(xué)討論找出最終的解決方案。其次，我認(rèn)識(shí)到在設(shè)備的連接過(guò)程中，數(shù)據(jù)總線的連接需要很仔細(xì)，不能出錯(cuò)，否則機(jī)器將無(wú)法正常執(zhí)行。同時(shí)還認(rèn)識(shí)到，程序的執(zhí)行不是“程序編輯窗口”中所編輯的指令，而是經(jīng)過(guò)編譯后被加載了的指令。最后，我也要衷心感謝袁老師的指導(dǎo)，正是在老師的指引和幫助下，讓我學(xué)習(xí)到更多的專業(yè)知識(shí)。</p><p&g

28、t;<b>　　《計(jì)算機(jī)組成原理》</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><

29、p><b>　　報(bào)</b></p><p><b>　　告</b></p><p>　　學(xué) 號(hào)： 090107011103 </p><p>　　姓 名： 程華政 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 軟件工程0

30、1班 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 袁 全 清 </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間：2012年3月7日-2012年3月16日</p><p><b>　　課設(shè)目的：</b></p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)更清楚地理解下列基本概念：</p><p>

31、;　　1、計(jì)算機(jī)的硬件基本組成；</p><p>　　2、計(jì)算機(jī)中機(jī)器指令的設(shè)計(jì)；</p><p>　　3、計(jì)算機(jī)中機(jī)器指令的執(zhí)行過(guò)程；</p><p>　　4、微程序控制器的工作原理；</p><p>　　5、微指令的格式設(shè)計(jì)原理。</p><p>　　6、通過(guò)使用軟件HKCPT，了解程序編譯、加載的過(guò)程。</

32、p><p>　　7、通過(guò)微單步、單拍調(diào)試，理解模型機(jī)中的數(shù)據(jù)流向。</p><p><b>　　課設(shè)任務(wù)</b></p><p>　　1、在掌握各模塊功能的基礎(chǔ)上，構(gòu)成模型機(jī)；</p><p>　　2、熟悉模型機(jī)的通路、微指令系統(tǒng)、與匯編指令的關(guān)系；</p><p>　　3、使用微機(jī)與模型機(jī)連接調(diào)試的

33、應(yīng)用程序HKCPT；</p><p>　　4、編輯程序，了解程序編譯、加載及運(yùn)行的過(guò)程。</p><p><b>　　使用的設(shè)備及軟件：</b></p><p><b>　　設(shè)備</b></p><p>　　此次課設(shè)使用HK-CPT-IV型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介如下：</p>

34、;<p>　　基本功能模塊：運(yùn)算器模塊、指令部件模塊、堆棧寄存器模塊、存儲(chǔ)器模塊、總線傳輸模塊、微程序模塊、啟停和時(shí)序模塊，以及用于調(diào)試和觀察數(shù)據(jù)的監(jiān)控模塊。</p><p>　　組成結(jié)構(gòu)：采用總線結(jié)構(gòu)?？偩€分為：內(nèi)部、外部地址總線，內(nèi)部、外部數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　監(jiān)控模塊：為實(shí)驗(yàn)調(diào)試和程序設(shè)計(jì)帶來(lái)了相當(dāng)?shù)谋憷?shí)驗(yàn)者可以通過(guò)監(jiān)控模塊來(lái)修改微程序和內(nèi)存中的程序。&l

35、t;/p><p>　　操作方式 ： 單機(jī)方式——整個(gè)系統(tǒng)可單獨(dú)使用；聯(lián)機(jī)方式——系統(tǒng)可與PC機(jī)相連。</p><p><b>　　軟件</b></p><p>　　此次課設(shè)使用的軟件為HKCPT，其使用介紹如下：</p><p>　　啟動(dòng)HKCPT：第一次啟動(dòng)HKCPT，用戶需設(shè)置實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通訊端口。退出HKCPT時(shí)，會(huì)自動(dòng)保

36、存用戶最后一次的設(shè)置。用戶選擇“設(shè)置——實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”菜單項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中，選擇相應(yīng)的通訊串口、通訊波特率和延時(shí)因子。點(diǎn)擊確定按鈕，即可使用。</p><p>　　程序編寫(xiě)：選擇“文件—新文件”菜單項(xiàng)，將新建一個(gè)空的編輯窗口。用戶在編輯窗口中輸入以下程序。輸入完畢，選擇“文件—另存為”菜單項(xiàng)，把該文件保存為demo.asm。因?yàn)榫幾g器支持長(zhǎng)文件名，用戶也可以把該文件保存在如“我的文檔”之類的目錄夾中。用戶可以直接

37、選擇“文件—打開(kāi)”菜單項(xiàng)打開(kāi)該文件。</p><p>　　程序編譯：編譯是檢查源文件的語(yǔ)法錯(cuò)誤，如果源文件沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，編譯器將生成源文件的目標(biāo)代碼，由于是單匯編文件，編譯產(chǎn)生的目標(biāo)代碼可以直接加載調(diào)試。用戶選擇“編譯——編譯當(dāng)前文件”菜單項(xiàng)，將編譯當(dāng)前活動(dòng)窗口中的源文件，編譯結(jié)果的信息顯示在輸出窗口中。用戶可以根據(jù)輸出窗口中錯(cuò)誤信息直接定位到源文件的相應(yīng)位置。</p><p>　　程序運(yùn)

38、行：加載后，可以運(yùn)行程序，有三種運(yùn)行方式：</p><p>　　微單步：每執(zhí)行一條微程序，PC指針加1，微指令向后移動(dòng)一步，同時(shí)結(jié)構(gòu)圖中繪出執(zhí)行步及上一步的數(shù)據(jù)流向，各個(gè)寄存器和控制線狀態(tài)會(huì)相應(yīng)改變。</p><p>　　程序單步：從當(dāng)前PC指針行執(zhí)行源文件的一行語(yǔ)句，然后又停止。結(jié)構(gòu)圖中顯示的寄存器值和控制線都會(huì)隨之刷新，但不顯示數(shù)據(jù)流。</p><p>　　全速

39、運(yùn)行：全速運(yùn)行程序，遇到用戶斷點(diǎn)或按暫停鍵或執(zhí)行到halt指令停止。</p><p><b>　　設(shè)備連接</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的設(shè)備連接包括3部分的內(nèi)容：</p><p><b>　　數(shù)據(jù)總線的連接：</b></p><p>　　各模塊的連線：由于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了連線板，在實(shí)驗(yàn)時(shí)

40、，只要將連線板插在指定的地方，這樣，各個(gè)模塊就成功的連接了。</p><p>　　與計(jì)算機(jī)的連線：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的連接線將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與計(jì)算機(jī)相連，這樣，計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件可以和平臺(tái)相互通訊。</p><p><b>　　編程題目</b></p><p>　　從1加到10，再帶進(jìn)位右移一位，最后，再加上自已學(xué)號(hào)的后三位，結(jié)果存放到RAM的40H號(hào)字節(jié)單元

41、中。</p><p><b>　　程序流程圖</b></p><p><b>　　寄存器分配：</b></p><p>　　用用R0作為計(jì)數(shù)器，判斷是否退出循環(huán)；</p><p>　　R1儲(chǔ)存每一步計(jì)算得到的結(jié)果；</p><p>　　R2是每一次R0減小的數(shù)，即固定為1&l

42、t;/p><p>　　具體流程圖如下圖所示：</p><p><b>　　程序</b></p><p>　　根據(jù)程序流程圖所示，可以進(jìn)行代碼的編寫(xiě)：</p><p><b>　　MOV R2,#1</b></p><p><b>　　MOV A,#0</b>

43、</p><p><b>　　MOV R0,#A</b></p><p><b>　　ADD A,R0</b></p><p><b>　　MOV R1,A</b></p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p&g

44、t;<b>　　SUB A,R2</b></p><p><b>　　JZ 0F</b></p><p><b>　　MOV R0,A</b></p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p><b>　　JMP 06<

45、;/b></p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p><b>　　RRC A</b></p><p>　　MOV R0,#7B</p><p><b>　　ADD A,R0</b></p><p><b>　　S

46、TA 40</b></p><p><b>　　HAL</b></p><p>　　程序每條指令對(duì)應(yīng)的機(jī)器代碼和對(duì)應(yīng)的微指令</p><p><b>　　調(diào)試過(guò)程</b></p><p><b>　　全速執(zhí)行：</b></p><p>　　全

47、速執(zhí)行可以一次性使所有的代碼執(zhí)行完畢，從而得出最終的結(jié)果。此過(guò)程一般用于代碼準(zhǔn)確無(wú)誤之后的執(zhí)行，其步驟為：?jiǎn)螕舨藛巍罢{(diào)試”項(xiàng)，選擇“全速執(zhí)行”，最后可以看到最終的結(jié)果。在執(zhí)行的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的指示燈不斷地閃爍，是由于每一條微指令都對(duì)應(yīng)著不同的指示燈的明暗情況。</p><p><b>　　程序單步：</b></p><p>　　程序單步用于調(diào)試使用，每一次執(zhí)行一條

48、指令，其步驟為：?jiǎn)螕舨藛巍罢{(diào)試”項(xiàng)，選擇“程序單步”，可以看到指令序列上的亮條紋移動(dòng)了一條指令。在執(zhí)行的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的指示燈不斷地閃爍，是由于一條指令對(duì)應(yīng)著多條微指令，每一條微指令都對(duì)應(yīng)著不同的指示燈的明暗情況。</p><p><b>　　微單步：</b></p><p>　　微單步可以將每一條指令包含的微指令分步執(zhí)行，其步驟為：?jiǎn)螕舨藛巍罢{(diào)試”項(xiàng)，選擇“微單

49、步”，可以從結(jié)構(gòu)圖窗口中看到每一條微指令執(zhí)行的操作。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，可以看到指示燈的對(duì)應(yīng)不同微指令的不同明暗變化。</p><p>　　例如：“SUB A,R2”對(duì)應(yīng)的微指令序列為：</p><p><b>　　取指令</b></p><p>　　A->BUS->DR1</p><p>　　R2->BUS

50、->DR2</p><p>　　ALU->BUS->A</p><p><b>　　結(jié)果</b></p><p><b>　　應(yīng)得結(jié)果：</b></p><p>　　1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55=(00110111)B</p><p>　　

51、移位后得(00011011)B=(1B)H</p><p>　　我學(xué)號(hào)的末3位為103=(67)H</p><p>　　則結(jié)果為(1B)H+(67)H=(82)H。</p><p><b>　　查看方法：</b></p><p>　　在“程序代碼窗口”范圍內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“讀出”項(xiàng)，在相應(yīng)的內(nèi)存區(qū)間可以看到內(nèi)存中的結(jié)

52、果：在本例中，數(shù)據(jù)顯示在第4行、第1列（第40H號(hào)字節(jié)單元內(nèi)存中）。</p><p><b>　　實(shí)際結(jié)果：</b></p><p>　　用讀出命令，在程序代碼窗口中讀出結(jié)果——82H，與計(jì)算結(jié)果一致。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，針對(duì)老師的各項(xiàng)要