计算机组成课程设计43.docx
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计算机组成课程设计43
计算机组成与系统结构课程设计
学院:
信息工程学院
专业:
计算机科学与技术
姓名:
学号:
指导老师:
王老师
2011年1月7日
目录
一、课程设计的目的......................................3
二、课程设计的题目....................................3
三、设计装置组成......................................3
四、软件使用说明........................................4
五、设计代码与运行结果..................................8
六、课程设计总结.....................................12
一、课程设计的目的:
1、熟悉本模型机的指令系统,理解各条指令的功能和用途。
2、打开实验例程,熟悉软件操作,根据程序执行流程观察寄存器和存储器单元的变化情况,连接串行口连通模型机,观察模型机中数据流向和程序执行的同步情况。
3、利用本模型机的指令系统,自行编制一些小的程序,调试并运行。
二、课程设计题目:
1.20以内的的奇数和偶数之和。
2.将23和78两个数的各位互相组合。
3.把数据21H22H23H.......2AH安顺序写入存储器的21H…2AH单元中,然后按倒序列存储到31H……3AH的连续单元中。
三、设计装置组成:
(一)硬件部分
实验装置是为计算机组成原理的工作流程专门设计的。
它能够让学生通过手动和自动的操作弄清和掌握计算机工作的基本原理。
实验模块由手动实验部分和程序实验部分组成。
手动实验主要完成计算机各个组成部分的原理实验,包括数据流程、运算器执行、存储器和外设之间的数据交换等部分,通过组合变化各个输入信号,进一步理解计算机各个部件的执行过程和工作原理,手动实验在本指导书的前面部分已经作了详细介绍。
程序实验主要完成指令系统中每条指令的具体执行,包括取指、译码、执行过程中对应微指令的工作流程,并且还能观察各类指令执行的结果。
操作过程在计算机上进行,可实现单拍、单步和连续执行,每个执行过程可以在计算机上显示,其执行结果和过程也可同步在实验板上显示,进一步观察对应指令在执行过程中的每个控制信号和数据流向。
程序实验主要包括:
数据传输程序
各种运算程序
控制转移程序
数码转换程序
(二)软件部分
软件系统由编辑程序、编译程序、程序执行、调式程序几个部分组成,完成由源程序输入、语法分析排错、指令汇编、应用程序调试的全过程。
软件系统采用集成化的窗口,各种软件功能分类设置在程序中,可以根据程序实验过程的需要随意组合使用。
软件系统的主窗口界面如下图所示:
图1软件系统主窗口界面
四、软件使用说明:
(一)界面说明
图2界面说明标识
软件系统采用集成化的窗口,各种软件功能分类设置在程序中,软件系统的主窗口界面如上图所示,现将界面各组成部位说明如下:
1——寄存器在程序执行过程中,观察各寄存器的值
2——存储器在程序执行过程中,观察各存储器的值
3——信息显示当前指令对应的微程序
4——编辑源程序从汇编状态或运行状态返回到编辑源程序状态
5——汇编对编辑好的源程序进行汇编连接
6——程序复位让程序指针指向程序的第一条指令
7——运行运行已通过汇编连接的程序
8——停止停止程序的运行
9——单步单步运行程序(逐条指令执行)
10——单拍单拍运行程序(逐条微指令执行)
11——设置/取消断点设置/取消断点,调试程序时用
12——连接/断开串行口连接/断开串行口,连通/断开程序和模型机通信
13——源程序编辑区在该区域内编辑源程序
14——寄存器/存储器显示区显示各寄存器/存储器的值
15——微程序显示区显示当前指令对应的微程序
(二)编辑程序
编辑源程序采用文本的编辑方式,按照给定的模型机指令系统,用汇编语言格式编辑程序,对所编辑的程序进行语法分析,纠错处理。
编辑程序主要实现如下的操作流程:
图3编辑源程序流程
图4新建编辑窗口
(三)汇编程序
汇编程序先对源程序进行语法检查,排除源程序中的语法错误,再将源程序编译为机器码,在调试的窗口中显示指令行、机器码、助记符等信息。
图5汇编出错提示信息
图6内存地址、助记符和机器码
(四)运行方式
程序的运行有单拍、单步和连续执行三种方式。
单拍方式是逐条执行微程序中的微指令,屏幕显示信息(微指令、积存器和存储器状态)与实验板显示信息(微指令对应的数据流向以及相应的控制信号)互相配合,可以将单拍微指令执行的结果从不同角度显示出来,以便观察。
单步方式是一条一条指令执行的过程,每条指令执行后,将内存和寄存器中的变化显示出来。
连续执行将一段程序执行的功能表现出来,在连续执行调试中可以采用设置断点的方法,分模块或分段地进行程序调试。
(五)跟踪调试
程序执行的调试方法可按调试的目的考虑,一般有以下几种情况:
(1)为了掌握一般指令执行过程。
采用单拍和单步,结合实验板观察有关的变化。
图7单拍或单步运行
(2)为观察寄存器的变化。
采用单步和连续执行,打开寄存器窗口观察寄存器变化。
图8观察寄存器变化
(3)为了观察内存的变化。
采用单步和连续执行,打开内存窗口观察内存变化。
图9观察存储器变化
(4)为了调试一段条件转移程序。
可以在不同转移目标点设置断点,观察其转移情况。
图10设置断点
五、设计代码与运行结果:
Test1、计算20以内的奇数之和和偶数之和。
代码:
MOVR0,#00H
MOVR2,#00H
MOVR3,#0BH
L1:
MOVR1,#02H
MULR1,R0
ADCR2,R1
INCR0
DECR3
CMPR3,#00H
JNEL1
ST60H,R2
MOVR0,#00H
MOVR2,#00H
MOVR3,#0AH
L2:
MOVR1,#02H
MULR1,R0
ADDR1,#01H
ADCR2,R1
INCR0
DECR3
CMPR3,#00H
JNEL2
ST61H,R2
END:
JMPEND
实验结果:
偶数之和6EH=110(0+2+4+……+20=110)
奇数这和64H=100(1+3+5+……+19=100)
Test2、将23和78两个数的各位相互组合成不同的数,并显示在存储器。
代码:
L1:
MOVR0,#23H
MOVR1,#78H
ANDR0,#0F0H
ANDR1,#00FH
ADCR0,R1
ST00H,R0;//28
L2:
MOVR0,#23H
MOVR1,#78H
ANDR0,#00FH
ANDR1,#0F0H
ADCR0,R1
ST01H,R0;//73
L3:
MOVR0,#23H
MOVR1,#78H
ANDR0,#00FH
ANDR1,#00FH
MOVR2,#10H
MOVR3,R0
MULR0,R2
ADCR0,R1
MULR1,R2
ADCR1,R3
ST02H,R0;//38
ST03H,R1;//83
L4:
MOVR0,#23H
MOVR1,#78H
ANDR0,#0F0H
ANDR1,#0F0H
MOVR2,#04H
MOVR3,R0
L4_1:
SRRR0
DECR2
CMPR2,#00H
JNEL4_1
ADCR0,R1
ST04H,R0;//72
MOVR2,#04H
L4_2:
SRRR1
DECR2
CMPR2,#00H
JNEL4_2
ADCR1,R3
ST05H,R1;//27
L5:
MOVR0,#23H
MOVR1,#78H
ANDR0,#0F0H
ANDR1,#00FH
MOVR2,#04H
L5_1:
SRRR0
SRLR1
DECR2
CMPR2,#00H
JNEL5_1
ADCR0,R1
ST06H,R0;//82
MOVR2,#04H
L6:
MOVR0,#23H
MOVR1,#78H
ANDR0,#00FH
ANDR1,#0F0H
MOVR2,#04H
L6_1:
SRLR0
SRRR1
DECR2
CMPR2,#00H
JNEL6_1
ADCR0,R1
ST07H,R0;//37
END:
JMPEND
实验结果:
Test3、将十六进制数21H、22H、……2AH存储在内存单元0021H……002AH中,然后再倒叙存放在0031H、……003AH中。
代码:
MOVR0,#21H
L1:
ST20H,R0
ST(20H),R0
INCR0
CMPR0,#2BH
JNEL1
MOVR0,#21H
MOVR1,#3AH
L2:
ST20H,R0
ST30H,R1
LDR2,(20H)
ST(30H),R2
DECR1
INCR0
CMPR0,#2BH
JNEL2
L3:
JMPL3
实验结果:
六、课程设计总结:
经过本次课程设计,了解到通过寄存器和存储器实现一些简单地加减法运算,知道了本模型机的指令系统,理解各条指令的基本的功能和用途。
了解到计算机组成原理中的基本指令的功能和用途与汇编语言中有点不一样。
通过本次课程设计,更加深了对计算机组成与系统结构的知识学习,为以后的学习打下了一定的基础。
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