计算机组成原理微程序控制器部件教学实验五

计算机组成原理微程序控制器部件教学实验五仲恺农业工程学院实验计算科学与工程学院(院、系)计算机科学与技术专业084班计算机组成原理课学号:200811214402姓名:陈伟团实验日期:2010年11月20日教师评定:实验五微程序控制器部件教学实验一、实验目的:1、全面掌握计算机各部件组成及相互联接关系。2、深入理解计算机微程序控制器的功能、组成知识。3、深入地学习计算机各类典型指令的执行。4、对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念。5、学习微程序控制器的设计过程和相关技术。二、实验内容:1、完成控制器部件的教学实验，主要内容是自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。2、首先是看懂TEC-XP教学计算机的功能部件组成和线路逻辑关系，然后分析教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令(例如，ADD、MVRR、OUT、MVRD、JRC、CALA、RET等指令)的功能、格式和执行流程，注意各操作功能所对应的控制信号的作用。3、设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。例如ADC、JRS、JRNS、LDRA、STAR、CALR等指令，可以从给出的19条扩展指令中任意选择，当然也可以设计与实现其它的指令，包括原来已经实现的基本指令(要变换为另外一个指令操作码)或自己确定的指令。4、单条运行指令，查看指令的功能、格式和执行流程。5、用监控程序的A、E(扩展指令必须用E命令置入)命令编写一段小程序，观察运行结果。三、实验步骤:1、接通教学机电源。2、将教学机左下方的5个拨动开关置为11010(单步、手动置指令、微程序、联机、16位)。。3、按一下“RESET”按键4、通过16位的数据开关SWH、SWL置入指令操作码。5、在单步方式下，通过指示灯观察各类基本指令的微码。(2)选择基本指令的B组指令中的MVRD指令1)置拨动开关SW=1000100000000001;(表示指令MVRDR0，R1)RESET按键;指示灯Microp亮(只要选择微程序，该灯在指令执行过程中一直亮)，2)按其它灯全灭;3)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示11100000，微址和下址的指示灯全灭;(本拍完成公共操作0?PC、DI#=0)4)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示11100000，微址指示灯显示00000001，下址的指示灯全灭;(本拍完成公共操作PC?AR、PC+1?PC)5)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示11100000，微址指示灯显示00000010，下址的指示灯全灭;(本拍完成公共操作MEM?IR)6)以上三步为公共操作，其它指令同;7)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00100000，微址指示灯显示00000011，下址的指示灯显示00000100;(本拍完成/MAP操作功能)8)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00110000，微址指示灯显示00011101，下址的指示灯显示00011100(本拍执行MVRD指令，PC->ARPC+1->PC操作)。9)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00110000，微址指示灯显示00011100，下址的指示灯显示00110000;(本拍执行ALL指令，MEM->DR操作)10)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00110010，微址指示灯显示00110000，下址的指示灯显示00111010;(本拍执行ALL指令，STR->Q,CC#=INT#操作)11)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00110000，微址指示灯显示00110001，下址的指示灯显示00000010;(本拍完成PC?AR、PC+1?PC、CC#=0的公共操作)7、设计几条指令的功能、格式和执行流程，设计每条微指令各字段的具体编码值，包括控制码的各字段、下地址字段、形成下址用到的条件码。(1)扩展几条指令，确定各步的控制信号。指令操作功微址下址CI3SCCMRWI2~0I8~6I5~3B口A口SSTSSHDC2DC1能~03~0SciADCDR+SR+C50300011000010000101100000000000001010000000F?DRSTCSTC57300011000010000000100000000000100000000000LDRAPC?AR5B001110000010001101000001010101000001011000PC+1?PCMEM?AR5C1C0011000000111100100000000000000000011000CALRSP-1?64001110000010001101100101000000000000011000SP、ARPC?MEM65001110000000010000100000000101000000000001SR?PC66300011000010010001100001010000000000000000注意:在做扩展指令时，控制信号要由MACH产生。(2)将扩展好的控制信号添加到给出的MACH程序中，编译生成JED的熔丝图文件，写入MACH内的寄存器中。(出厂时默认的程序就是微程序全指令的，所以这个步骤可以省略，直接进行下面的步骤)8、在单步方式下，通过指示灯观察各类扩展指令的微码。(1)选择扩展指令的C组指令中的LDRA指令，观察其节拍流程1)置拨动开关SW=1110010000000000;(表示指令LDRA)2)按RESET按键;指示灯Microp亮(只要选择微程序，该灯在指令执行过程中一直亮)，其它灯全灭;3)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示11100000，微址和下址的指示灯全灭;4)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示11100000，微址指示灯显示00000001，下址的指示灯全灭;5)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示11100000，微址指示灯显示00000010，下址的指示灯全灭;6)以上三步为公共操作，其它指令同。7)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00100000，微址指示灯显示00000011，下址的指示灯显示01011011;(本拍完成/MAP操作功能)8)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示11100000，微址指示灯显示01011011，下址的指示灯显示00000000;(本拍LDRA指令，完成PC->AR,PC+1->PC操作)9)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00110000，微址指示灯显示01011100，下址的指示灯显示00011100;(本拍完成MEM-AR、CC#=0操作)10)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00110000，微址指示灯显示00011100，下址的指示灯显示00110000;(本拍ALL指令，完成MEM?AR、CC#=0操作)11)按START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00110010，微址指示灯显示00110000，下址的指示灯显示00111010;(本拍ALL指令，完成STR->QCC#=INT#操作)START按键;指示灯CI3~0、SCC3~0显示00110000，微址指示灯显示00110001，12):按下址的指示灯显示00000010;(本拍完成PC?AR、PC+1?PC操作)E键入程序连续运行(扩展指令用E命令键入)。9、用A、(1)测试ADC指令。1)在命令行提示符状态下输入:A2000?屏幕将显示:2000:从地址2000H开始输入下列程序:2000:MVRDR0,0101;给R0赋值01012002:MVRDR1,1010;给R1赋值10102004:?在命令行提示符状态下输入:A2006?2006:RET2007:?用E命令输入STC、ADCR0,R1的代码，在命令行提示符状态下输入:E2004?2004:6D002005:20012006:?2)用G命令运行前面刚键入源程序，在命令行提示符状态下输入:G2000?3)用R命令察看寄存器的内容，在命令行提示符状态下输入R?运行结果应为R0=1112R1=1010。实验心得:通过本次实验我掌握了TEC-XP16机的指令系统的工作特性及使用方法，掌握了计算机系统中微指令是如何编码以及执行的，通过基本指令流程图和扩展指令流程图可以知道指令的运作流程。这次实验比上次次做实验信心多了很多，而且发现自己对计算机的实验感兴趣了。在做实验之前，需要把实验原理先弄清楚，也加强了自己的动手能力。当然耐心和细心是缺少不了的。