模型机中断实验计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计报告2014 计算机组成原理课程设计报告 班级：计科 1202组号 2-3北京化工大学计算机科学与技术专业计算机组成原理课程设计报告院 系： 信息科学与技术学院 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 计科 组 号： 2-3 序号 姓名 学号 考试号 成绩组长 尹 组员 1 杨 组员 2 李 指导教师： 张杰 2015 年 1 月 8 日计算机组成原理课程设计报告2 / 41目录目录 2第 1 部分 小组报告 31.1 设计任务一 31.1.1 实验要求 .31.1.2 实验目的 .31.1.3 实验电路 .31.1.4 实验结论 .51.2 设计任务二 61.2.0 实验目的 .61.2.1 实验 1：数据传送实验/输入输出实验 .61.2.2 实验 2：数据运算实验(加/减/ 与/或) .71.2.3 实验 3：移位/取反实验 .81.2.4 实验 4：转移实验 91.2.5 实验 5：调用实验 111.2.6 实验 6：中断实验 121.2.7 实验 7：中断实验 131.2.8 实验 8：RISC 模型机 131.2.9 实验 9：用小键盘调试实验 141.3 设计任务三 151.3.1 实验目的 .151.3.2 实验内容 .151.3.2 实验结果 .161.4 设计任务四 181.4.1 功能说明 .181.4.2 源程序代码 .181.4.3 程序流程图 .211.4.3 测试结果 .22综合设计思考题 37实验 1.1 数据传送实验/输入输出实验综合思考题 .37实验 1.2 数据运算实验(加/减/与/或)综合思考题 .37实验 1.7 指令流水实验综合思考题 .38第 2 部分 个人报告 .402.1 组长个人报告 402.2 组员 1 个人报告 402.3 组员 2 个人报告 40参考文献 41致谢 41计算机组成原理课程设计报告3 / 41第 1 部分 小组报告1.1 设计任务一模型机中断实验1.1.1 实验要求利用 CPTH 实验仪器上的开关做控制信号，实现中断功能。1.1.2 实验目的了解模型机的中断功能的工作原理及终端过程中，申请、响应、处理、返回各阶段时序。1.1.3 实验电路中断电路有两个 D 触发器，分别用于保存中断请求信号 (IREQ)及中断响应信号(IACK)。INT 有上升沿时，IREQ 触发器被置为 1。当下一条指令取指时(IREN=0)，存贮器 EM 的读信号(EMRDP)被关闭，同时产生读中断指令(ICEN)信号，程序的执行被打断而去执行 B8 指令响应中断。在取 B8 的同时置 IACK 触发器被置为 1，禁止新的中断响应。EINT 信号置 0，IACK，IREQ 触发器为 0，中断电路可以响应新的中断。计算机组成原理课程设计报告4 / 41中断控制器原理图图(1)连接线表连接 信号孔 接入孔 作用 状态说明(手动模式)1 IREN K0 IR,UPC 写允许 低电平有效2 EINT K1 清中断寄存器 低电平有效3 INT 已连 中断输入 上升沿有效4 CK 已连 时钟输入 上升沿有效表(1)置控信号为：K1(EINT) K0(IREN)1 0表(2)短路块选择端 JINT 指向 RG 侧，按 RG 脉冲键，产生中断请求，此时 REQ 指示灯亮，同时 B8 输出红色指示灯。按 STEP 脉冲键，产生取指脉冲，黄色 ACK 指示灯亮。置控信号为：K1(EINT) K0(IREN)0 1计算机组成原理课程设计报告5 / 41表(3)REQ,ACK 灯灭。1.1.4 实验结论当 EINT 为高电平即清中断寄存器无效时，产生中断有效，中断指示灯亮；当EINT 为低电平即清中断寄存器有效时，中断请求无效。 计算机组成原理课程设计报告6 / 411.2 设计任务二模型机综合实验(微程序控制器)1.2.0 实验目的(1)在综合实验中，模型机作为一个整体来工作的，利用本实验，获得对计算机组成的实际认识，并由此深化计算机的基本组成原理和结构。(2)熟练掌握 CPTH 集成开发环境的使用。1.2.1 实验 1：数据传送实验/输入输出实验1.2.1.1 实验内容在 CPTH 软件中的源程序窗口输入下列程序将程序另存为 EX1.ASM，将程序汇编成机器码，调试窗口会显示出程序地址、机器码、反汇编指令，详见图(2)。按快捷键图标的 F7，执行 “单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC 及 uPC 如何工作，详见图(2)。MOV A,#12hMOV A,R0MOV A,@R0MOV A,01HINOUTEND计算机组成原理课程设计报告7 / 41图(2)1.2.1.2 实验结论本实验涉及到三种传送方式：立即寻址，即将立即数 12 打入累加器 A，立即数直接在存储器里面送往 A；寄存器直接寻址，即将寄存器里的数据直接送往 A；寄存器间接寻址，即先将寄存器的数据送往地址寄存器 MAR，在将存储器 M 的数据送往 A。 实验的输入方式 IN 是将 IN 端口里面的数据送到 A；输出方式 OUT 是将累加器A 的数据送往输出端口 OUT。1.2.2 实验 2：数据运算实验(加/减/与/或)1.2.2.1 实验内容在 CPTH 软件中的源程序窗口输入下列程序ADDC A,R1SUB A,@R1AND A,#55HOR A,02HEND计算机组成原理课程设计报告8 / 41将程序另存为 EX2.ASM，将程序汇编成机器码，调试窗口会显示出程序地址、机器码、反汇编指令，详见图(3)。按快捷键图标的 F7，执行 “单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC 及 uPC 如何工作，详见图(3)。图(3)1.2.2.2 实验结论执行 ADDC A，R1 指令，将 R1 中的数据送到累加器 W 中，将 A 和 W 中的数据相加结果打入 A 中，如产生进位，则加的过程中要加上进位。执行 SUB A,@R1 指令时，R1 作间指，首先将 R1 的数据打入到地址寄存器当中，再讲对应的存储单元的数据打入到 W 当中，再用累加器A 和 W 中的数据相减，不带进位送到累加器 A 中。执行 AND A,#55h 先将立即数从存储器打入累加器 W 当中，再将 A 和 W 中的数据作与运算结果打入到累加器 A 当中。OR A，02H 先将存储器当中的 02H 打入到地址寄存器 MAR 当中，再找到对应的存储单元中的数据打入到 W 当中，最后将 A 和 W 中的数据作或运算，结果打入到 A 中。1.2.3 实验 3：移位/取反实验1.2.3.1 实验内容在 CPTH 软件中的源程序窗口输入下列程序MOV A,#55HRR ARLC ACPL AEND计算机组成原理课程设计报告9 / 41将程序另存为 EX3.ASM，将程序汇编成机器码，调试窗口会显示出程序地址、机器码、反汇编指令，详见图(4)。按快捷键图标的 F7，执行 “单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号
