计算机组成原理设计(江苏大学必威体育精装版版)选读.docx

江苏大学计算机组成原理课程设计报告专业名称：网络工程班级学号： 3130610031学生姓名： 张 杰 指导教师：胡广亮 设计时间：2013年6月24日—2013年7月2日第一天：熟悉微程序的设计和调试方法一、设计目标1、掌握微程序的设计方法2、熟悉利用调试软件运行、调试微程序的方法二、操作提示1、连接实验设备注意：请在断电状态下连接调试电缆。2、下载FPGA配置数据从课程网站下载CPU.sof等文件，使用Quartus II Programmer 软件将CPU.sof下载到FPGA。3、输入微程序利用调试软件将微程序写入控存，微程序如下。取指令微程序取源操作数为立即数的微程序取目的操作数为寄存器寻址的微程序MOV指令的微程序（目的数寄存器寻址）4、输入调机程序今天的将调机程序就是一条指令：“ MOV #0001H, R1”。首先将指令翻译成机器码，根据指令的编码规则，该指令的编码是：0761 0001。然后利用调试软件将指令码写入主存，地址从主存的0030H开始。5、调试微程序。利用调试软件“Step”按钮控制微指令单步执行，执行结果如图 2.3所示2.3 例2.1 MOV指令的单步运行跟踪数据6、分析微程序的执行结果，一般方法如下：首先分析微程序执行流程是否正确，根据前面指令微流程的设计，理论上该指令微程序的执行顺序应该是001→002→003→004→00B→00F→016→006→018→007→031→02D→02E→000，通过调试软件的执行结果图 2.3可以看出，该指令微程序的微指令次序是正确的。如果执行的微指令次序不正确，那就要分析原因，检查BM和NC设置是否正确、检查uAR的各个输入信号的值是否正确，如IR、NA等。然后分析指令的运行结果。理论上本条测试指令执行完后，R1的值应该是0001。通过调试软件的执行结果图 2.3可以看出，指令执行结果是正确的。如果结果不对，就需要进一步分析每一条微指令。分析的方法是针对微指令的每一条微命令，查看相应微操作前后相关模块的数据变化是否与指令微流程一致。下面举个例子说明如何分析每条微指令的。图 2.3的微地址为000B（uAR＝000B）的控存单元所对应的内容为2008000F，即微指令为2008000F，所代表的微操作是：PCoe，ARce，即PC的内容送IB、IB的内容送AR，理论上的正确结果应该是IB=0031， AR=0031；通过图 2.3的000B单元微指令的执行结果可以看出，IB 的数据由上一条微指令的结果0000→0031, AR 的数据由上一条微指令的结果0030→0031，说明本条微指令执行结果是正确。从上面的分析可以看出，要想检查运行结果是否正确，关键是要清楚理论上正确的结果是什么。这就要求实验者对指令的微程序流程非常清楚，从而达到了理解计算机内部信息流动过程、掌握计算机工作原理的目的。所以实验者应重视实验数据的分析工作，否则就失去了实验的意义。1、测试内容：立即数寻址、寄存器寻址测试指令（或程序）：MOV #0001H, R1机器码：内存地址(H)机器码(H)汇编指0001MOV #0001H, R1运行结果：第二天取操作数微程序的设计和调试一、设计目标设计并调试取操作数的微程序。二、取操作数微流程取目的操作数流程：三、测试程序、数据及运行结果格式如下：1、测试内容：间接寻址、寄存器寻址测试指令（或程序）：MOF （0048）R1机器码：内存地址(H)机器码(H)汇编指0048 0058 0001MOF （0048）R1运行结果：四、设计中遇到的问题及解决办法在设计过程中开始对调试程序的运行不熟悉，不是很了解了此程序的运行。在操作过程中，粗心导致了输入机器码的错误，或者是所在位置错误，重新输入解决了此问题。我详细地了解了它的整个过程和对于每一步的分析和验证，对微程序设计有了更深入的了解。第三天双操作数指令的微程序设计与调试一、设计目标设计并调试运算指令的微程序。二、双操作数指令微程序入口地址指令助记符指令编码入口地址（H）FEDCBA9876543210MOVsrc, dst000001源地址码目的地址码031ADDsrc, dst000010源地址码目的地址码032ADDCsrc, dst000011源地址码目的地址码033SUBsrc, dst000100源地址码目的地址码034SUBBsrc, dst000101源地址码目的地址码035CMPsrc, dst000110源地址码目的地址码036ANDsrc, dst000111源地址码目的地址码037ORsrc, dst001000源地址码目的地址码038XOR src, dst001001源地址码目的地址码039TESTsrc, dst0