计算机结构与组成实验报告Word文档格式.docx

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学分：

1.5

36

大连理工大学实验报告

软件学院专业：

软件工程班级：

0821班

姓名：

姜晓宇学号：

200892139组：

___

实验时间：

第12周实验室：

C区108实验台：

9

指导教师签字：

成绩：

部件实验—总线数据传输实验

一、实验目的

了解总线的作用及数据传输的原理

实验要求

将两个需要交换的数据分别写入373和374中进行储存，再使用RAM作为第三方介质来交换这两个数据。

二、实验原理和内容（含CPU结构框图其中要把信号连线加方向标，并要把IR寄存器与微译码器联系起来。

）

实验原理

三态门、锁存器、寄存器、RAM之间的数据传输均要先使OE有效，将数据输出到总线上，然后数据接受方从总线上将数据写入或锁存。

同时根据脉冲信号的有效性来控制输入或输出以及交换数据的进行，并且以三态门来隔离总线对数据的干扰。

CPU结构框图如下：

A9……A0

RAM

MCLKMWR

MENMOE

DB

CI（7）

CI（0）

373

374

377

244

OE

GTOEOECK

S7…S0L7...L0

开关输入显示灯

上图中，RAM采用XC2S150内部的RAM组件，它为512×

8，有10位地址（A9~A0），8位数据，四根控制线：

CLK—时钟（MCLK），在有跳变时才执行。

行写入或改变读出内容；

EN—允许MEN（S15，1有效）；

WE写入MWR（S16，1有效）；

RST复位（不用）。

由于该RAM的输出不为三态，故加入MOE（S23,1有效）作为三态控制。

DB为数据总线，接CI（7—0）。

244为三态门，用于从开关（S7-S0）输入数据到总线上，OE（S13，1有效）三态输出允许，373为三态输出的透明锁存器，GT（S11,1有效）为三态输出允许，374为带三态输出的寄存器，CK,（s10,打入脉冲）为时钟，OE（S9,1有效）三态输出允许。

377为8位寄存器，CK为时钟，EN（S8,1有效）时钟允许，377输出接8个LED（L7-L0）。

三、主要仪器设备（所用设备名称、型号）

含有XC2S150内部RAM组件的FD-MCES实验仪；

一台PC机

四、

开始

实验步骤与方法

步骤流程图：

把另一个不同数据送到374

中，上拨S13,S10

（上拨S13，S10）

从开关通过244把一个数据

输入到373，上拨S11,S13

把373的数据送到RAM中

上拨S12,S16,S15

S16，S15）

把374的数据送到373中

上拨S9，S11

S11）

把RAM的数据传送到374中

上拨S23，S10

S10）

结束

五、实验数据记录和处理

每次上拨开关后观测显示灯亮的情况，具体结果见下题

六、实验结果与分析

1.第一次上拔s12时,灯L0-L7中L0-L4亮;

说明数据11110000已送入373.

2.第一次上拔s9时,灯L0-L7中L1,L2,L3,L7灯;

说明01110001已送374.

3.第二次上拔s12时,灯L0-L7中L1,L2,L3,L7亮;

第二次上拔s9时,灯L0-L7中L0-L4亮;

说明373,374中的数据交换成功

七、讨论、建议、质疑

实验体会：

通过本次实验，我对计算机内部数据的存储,数据在总线上的传输有了进一定的了解。

例如，向总线传入数据时，三态门使寄存器或锁与总线隔离，发送或接受数据之前需要先是输出或出入有效；

要实现数据在部件之间传递，总线的桥梁作用不可或缺——这些以前在课本上的知识终于通过具体的实践得到了验证！

本次实验虽然简单，但如此近距离地操作计算机内部构件，还是多少能够提升自身的动手操作能力，唯一的缺憾是实验很快就能结束，希望能够再拓展一些内容。

大连理工大学实验预习报告

___

第14周实验室：

一、实验目的和要求（此处不写）

二、实验原理和内容（只列一位数乘法的*.LST文件，内有注释行）.

一位数乘法的*.LST文件：

10000ORG0

20000STRT:

30000600000JKBSTRT键盘输入被乘数

40003408001LDA8001H

500060FMOVR7,A

60007L1:

70007600007JKBL1键盘输入乘数

8000A408001LDA8001H

9000D0EMOVR6,A打印*

10000E3004MOVA,#4

110010488002STA8002H

120013L2:

130013680013JPBL2空打

140016300AMOVA,#0AH

150018488002STA8002H

16001BL3:

17001B68001BJPBL3打印被乘数并换行

18001E3010MOVA,#10H

19002027ADDA,R7

200021488002STA8002H

210024L4:

220024680024JPBL4打印=

2300273009MOVA,#9

240029488002STA8002H

25002CL5:

26002C68002CJPBL5空打

27002F300AMOVA,#0AH

280031488002STA8002H

290034L6:

300034680034JPBL6打印乘数值并换行

3100373010MOVA,#10H

32003926ADDA,R6

33003A488002STA8002H

34003DL7:

35003D68003DJPBL7

360040300AMOVA,#0AH空打

370042488002STA8002H

380045L8:

390045680045JPBL8

400048300AMOVA,#0AH空打

41004A488002STA8002H

42004D3D00MOVR5,#0将0置入R5

43004F3B00MOVR4,#0将0置入R4

440051L9:

450051680051JPBL9

4600543801MOVR0,#1将1置入R0

47005606MOVA,R6将被乘数置入ACC

48005728SUBA,R0被乘数-1

4900580EMOVR6,A结果放回R6

500059500065JCN1判断R6是否<

51005CL10:

52005C68005CJPBL10累积乘数

53005F07MOVA,R7将乘数置入ACC

54006025ADDA,R5+累加的和

5500610DMOVR5,A将此时的和放回R5

560062580051JMPL9返回继续累加

570065N1:

5800653A0AMOVR2,#10将10置入R2

59006705MOVA,R5将累加结果置入ACC

6000682ASUBA,R2累加结果-10

610069500074JCN2判断是否<

62006C0DMOVR5,A将差放回R5

63006D3001MOVA,#1将1置入ACC

64006F23ADDA,R41+R4

6500700BMOVR4,AR4+1后放回R4

660071580065JMPN1返回继续-10

670074N2:

开始打印结果

680074680074JPBN2

69007705MOVA,R5打印个位

700078488002STA8002H

71007BL11:

72007B68007BJPBL11打印十位并换行

73007F3C10MOVA,#10H

74008124ADDA,R4

750082488002STA8002H

760085580000JMPSTRT回到初始状态

三、实验步骤（只写出该程序的流程图即可）

STRT

置R2=10

键盘输入否

N

R5=R5-R2

被乘数=>

R7

R5>

=10

N

R4=R4+1

Y

乘数=>

R6

依次打印*、被乘数、=、乘数

R5=>

A=>

打印机

打印个位

依次设置R5=0、R4=0、R0=1

R4=>

打印十位

R6=R6-R0

R6>

=0

Y典型结果：

9_*

R5=R5+R7

8_=

56

15-16周实验室：

9

1.了解微程序计算机的工作原理及实现方法

2.初步学会微程序设计的方法并独立设计简单的位乘法程序。

实验要求

1.创建指令集文件（*.DEF）

2.创建微程序文件（*.M19）

3.编写二位乘法程序并调试生成最终结果

二、实验原理和内容（含CPU结构框图其中要把信号连线加方向标，并要把IR寄存器与微译码器联系起来。

12条指令集（*.def）与指令流程表以及12条指令所对应的微程序表）另外写出微程序控制计算机的原理。

1）CPU结构框图（见下页）：

A为累加器，CA为它的打入脉冲，X0、X1为选择控制器，X1X0=11为并行接数：

01为右移一位，10为左移一位，00为无操作。

另外有SL、SR分别为左移、右移的串行数据移入端。

ACT为暂存寄存器，CC和CG分别为它的打入脉冲和允许端：

R0-R7为8个寄存器，RA、RB、RC为选择端，用于选择中某个寄存器，WRC和WRE分别为写入脉冲和允许端。

ALU为8位的算术逻辑运算单元，FA、FB为两路输入，FF为输出；

S2、S1、S0用于选择工作方式。

CIN为加法的进位输出或减法的借位输出。

如果需执行带进位（或借位）的加法（减法）时，ALU应该还有进位输入。

OB为三态门的控制端，将ALU输出的数据加至总线。

IR为指令寄存器，它存放指令的第一字节，CIR和GI分别为它的打入脉冲和允许端。

ADRH和ADRL为第二、三字节寄存器，存放直接寻址指令的16为地址值。

CA2、CA1和GA2、GA1分别为它们的打入脉冲和允许端。

PC为16为程序计数器。

PCK为脉冲端，PINC为加1控制端。

PLD为并行接数控制端，它的输入端来自多路开关，可选择为“1”、“0”。

CY。

其中“1”对应于JMP指令，CY对应于JC指令，KRIX对应于JKB指令，PRIX对应于JPB指令，其他情况接“0”。

PC的输出和ADR的输出通过多路开关加至地址总线AB。

2.）12条指令集（*.DEF）:

-MOV

A,Ri

00000iii

Ri,A

00001iii

-ADD

00100iii

-SUB

00101iii

A,#data8

00110000

dddddddd

Ri,#data8

00111iii

-LDA

addr

01000000

aaaaaaaa

-STA

01001000

-JC

01010000

-JMP

01011000

-JKB

01100000

-JPB

01101000

-enddef

3.）指令执行流程表:

指令助记符

指令功能

指令编码

1716151413121110

节

拍

微操作

控制信号

控制信号的有效性

取微指令

T0

（PC）->

AB

（M）->

IR

（PC）+1->

PC

（A）->

ACT

MXAI

MPLD,GI,CRD

PINC

CG

0,0,0

MOVA,Ri

A->

（Ri）

T1

（Ri）->

ALU->

DB->

A

S2,S1,S0

OBX1,X0

0,1,1

MOVRi,A

Ri->

（A）

（ACT）->

Ri

S2,S1,S0,OB,WRE

0,1,0,0,0

ADDA,Ri

（A）+Ri->

（ACT）+（Ri）->

->

CIN->

CY

S2,S1,S0,OB,X1,X0,CP

0,0,0,0

1,1,0

SUBA,Ri

（A）-Ri→A

（ACT）-（Ri）->

RC,RB,RA,S2,S1,S0,

OB,X1,X0,CP

I2,I1,I0,0,0,

1,0,1,1,0

MOVA,#

data8

data8→A

（PC）→AB

（M）→DB→A

（PC）+1→PC

MXA1

X1,X0,CRD

1,1,0

MOVRi,#

data8→Ri

（M）→DB→Ri

（PC）+1→PC

WRE,RC,RB,RA,WRD

0,I2,I1,I0,0

LDAaddr

（addr）→A

T2

T3

（PC）→AB,

（M）→ADRH

（M）→ADRL

（ADR）→AB,（M）→A

MXA1,GA2,PINC,CRD

MXA1,GA1,PINC,CRD

MXA1,CRD，X1,X0

0,0,1,0

1,1,1,0

STAaddr

（A）→addr

（PC）→AB,

（ADR）→AB

（ACT）→ALU→DB→M

MXA1,OB,CWR

JCaddr

IfCY=1

then

addr→PC

else

（PC）+3→PC

（M）→ADRL

（cy=1）→PC

MXA1,GA2,PINＣ,

CRD

MXA1,GA1,PINＣ,

MXA1,PL2,PL1,PL0

1,0,0,1

JMPaddr

（ADR）→AB→PC

1,0,1,0

JKBaddr

IfKRIX=0

then

addr→PCelse

PC）→AB,

（ADR）→AB_

（KRIX=0）→PC

1,0,1,1

JPBaddr

IfPRIX=0

（PRIX=0）→PC

MXA1,GA2,PING,CRD

MXA1,GA1,PING,CRD

1,1,0,0

4.）微程序表

指令

助记符

位

30

29

28

27

26

25

24

21

信号

S2

S1

S0

CIN

X1

X0

CP

WRE

OB

GI

GA1

GA2

PL2

PL1

PL0

CWR

MPLD

微指令码

16进制

有效

电平

*

微地址

取指令

0000H

00257004

mova,ri

0007H

3724E287

0008H

movri,a

000FH

2120E007

0010H

addra,ri

0027H

0704E007

0028H

suba,ri

002FH

1

1704E007

0030H

mova,#data8

0037H