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文檔簡介
1、<p><b> 目錄</b></p><p><b> 一、課設(shè)目的3</b></p><p><b> 二、課設(shè)任務(wù)3</b></p><p> 三、使用的設(shè)備及軟件3</p><p><b> 設(shè)備3</b></p&
2、gt;<p><b> 軟件3</b></p><p><b> 四、設(shè)備連接4</b></p><p><b> 五、編程題目4</b></p><p><b> 六、程序流程圖5</b></p><p><b>
3、 七、程序5</b></p><p> 八、程序每條指令對應(yīng)的機器代碼和對應(yīng)的微指令6</p><p><b> 九、調(diào)試過程7</b></p><p><b> 十、結(jié)果11</b></p><p><b> 十一、總結(jié)11</b></p
4、><p><b> 一、課設(shè)目的</b></p><p> 通過課程設(shè)計更清楚地理解下列基本概念:</p><p> 1、計算機的硬件基本組成;</p><p> 2、計算機中機器指令的設(shè)計;</p><p> 3、計算機中機器指令的執(zhí)行過程;</p><p> 4
5、、微程序控制器的工作原理;</p><p> 5、微指令的格式設(shè)計原理。</p><p> 6、通過使用軟件HKCPT,了解程序編譯、加載的過程。</p><p> 7、通過微單步、單拍調(diào)試,理解模型機中的數(shù)據(jù)流向。</p><p><b> 二、課設(shè)任務(wù)</b></p><p> 1、
6、在掌握各模塊功能的基礎(chǔ)上,構(gòu)成模型機;</p><p> 2、熟悉模型機的通路、微指令系統(tǒng)、與匯編指令的關(guān)系;</p><p> 3、使用微機與模型機連接調(diào)試的應(yīng)用程序HKCPT;</p><p> 4、編輯程序,了解程序編譯、加載及運行的過程。</p><p> 三、使用的設(shè)備及軟件</p><p><
7、b> 設(shè)備</b></p><p> 此次課設(shè)使用HK-CPT-IV型計算機組成原理實驗平臺,實驗平臺簡介如下:</p><p> 基本功能模塊:運算器模塊、指令部件模塊、堆棧寄存器模塊、存儲器模塊、總線傳輸模塊、微程序模塊、啟停和時序模塊,以及用于調(diào)試和觀察數(shù)據(jù)的監(jiān)控模塊。</p><p> 組成結(jié)構(gòu):采用總線結(jié)構(gòu)??偩€分為:內(nèi)部、外部地
8、址總線,內(nèi)部、外部數(shù)據(jù)總線。</p><p> 監(jiān)控模塊:為實驗調(diào)試和程序設(shè)計帶來了相當(dāng)?shù)谋憷?。實驗者可以通過監(jiān)控模塊來修改微程序和內(nèi)存中的程序。</p><p> 操作方式 : 單機方式——整個系統(tǒng)可單獨使用;聯(lián)機方式——系統(tǒng)可與PC機相連。</p><p><b> 軟件</b></p><p> 此次課設(shè)使
9、用的軟件為HKCPT,其使用介紹如下:</p><p> 啟動HKCPT:第一次啟動HKCPT,用戶需設(shè)置實驗平臺通訊端口。退出HKCPT時,會自動保存用戶最后一次的設(shè)置。用戶選擇“設(shè)置——實驗平臺”菜單項,在彈出的對話框中,選擇相應(yīng)的通訊串口、通訊波特率和延時因子。點擊確定按鈕,即可使用。</p><p> 程序編寫:選擇“文件—新文件”菜單項,將新建一個空的編輯窗口。用戶在編輯窗口
10、中輸入以下程序。輸入完畢,選擇“文件—另存為”菜單項,把該文件保存為demo.asm。因為編譯器支持長文件名,用戶也可以把該文件保存在如“我的文檔”之類的目錄夾中。用戶可以直接選擇“文件—打開”菜單項打開該文件。</p><p> 程序編譯:編譯是檢查源文件的語法錯誤,如果源文件沒有語法錯誤,編譯器將生成源文件的目標(biāo)代碼,由于是單匯編文件,編譯產(chǎn)生的目標(biāo)代碼可以直接加載調(diào)試。用戶選擇“編譯——編譯當(dāng)前文件”菜單
11、項,將編譯當(dāng)前活動窗口中的源文件,編譯結(jié)果的信息顯示在輸出窗口中。用戶可以根據(jù)輸出窗口中錯誤信息直接定位到源文件的相應(yīng)位置。</p><p> 程序運行:加載后,可以運行程序,有三種運行方式:</p><p> 微單步:每執(zhí)行一條微程序,PC指針加1,微指令向后移動一步,同時結(jié)構(gòu)圖中繪出執(zhí)行步及上一步的數(shù)據(jù)流向,各個寄存器和控制線狀態(tài)會相應(yīng)改變。</p><p>
12、; 程序單步:從當(dāng)前PC指針行執(zhí)行源文件的一行語句,然后又停止。結(jié)構(gòu)圖中顯示的寄存器值和控制線都會隨之刷新,但不顯示數(shù)據(jù)流。</p><p> 全速運行:全速運行程序,遇到用戶斷點或按暫停鍵或執(zhí)行到halt指令停止。</p><p><b> 四、設(shè)備連接</b></p><p> 實驗過程中的設(shè)備連接包括3部分的內(nèi)容:</p&g
13、t;<p><b> 數(shù)據(jù)總線的連接:</b></p><p> 各模塊的連線:由于實驗平臺提供了連線板,在實驗時,只要將連線板插在指定的地方,這樣,各個模塊就成功的連接了。</p><p> 與計算機的連線:實驗平臺提供的連接線將實驗平臺與計算機相連,這樣,計算機通過軟件可以和平臺相互通訊。</p><p><b&
14、gt; 五、編程題目</b></p><p> 從1加到10,再帶進位右移一位,最后,再加上自已學(xué)號的后三位,結(jié)果存放到RAM的40H號字節(jié)單元中。</p><p><b> 六、程序流程圖</b></p><p><b> 七、程序</b></p><p> 根據(jù)程序流程圖所
15、示,可以進行代碼的編寫:</p><p> MOV R0,#0A</p><p><b> MOV A,#0</b></p><p><b> MOV R3,#1</b></p><p><b> MOV R1,#1</b></p><p>&l
16、t;b> ADD A,R3</b></p><p><b> MOV R2,A</b></p><p><b> MOV A,R3</b></p><p><b> SUB A,R0</b></p><p><b> JZ 14</b
17、></p><p><b> MOV A,R3</b></p><p><b> ADD A,R1</b></p><p><b> MOV R3,A</b></p><p><b> MOV A,R2</b></p><
18、p><b> JMP 08</b></p><p><b> MOV A,R2</b></p><p><b> STA 20</b></p><p><b> RRC A</b></p><p><b> STA 30</
19、b></p><p> MOV R0,#73</p><p><b> ADD A,R0</b></p><p><b> STA 40</b></p><p><b> HALT</b></p><p> 八、程序每條指令對應(yīng)的機器代碼
20、和對應(yīng)的微指令</p><p><b> 九、調(diào)試過程</b></p><p><b> 全速執(zhí)行:</b></p><p> 全速執(zhí)行可以一次性使所有的代碼執(zhí)行完畢,從而得出最終的結(jié)果。此過程一般用于代碼準(zhǔn)確無誤之后的執(zhí)行,其步驟為:單擊菜單“調(diào)試”項,選擇“全速執(zhí)行”,最后可以看到最終的結(jié)果。在執(zhí)行的過程中,實驗
21、平臺上的指示燈不斷地閃爍,是由于每一條微指令都對應(yīng)著不同的指示燈的明暗情況。</p><p><b> 程序單步:</b></p><p> 程序單步用于調(diào)試使用,每一次執(zhí)行一條指令,其步驟為:單擊菜單“調(diào)試”項,選擇“程序單步”,可以看到指令序列上的亮條紋移動了一條指令。在執(zhí)行的過程中,實驗平臺上的指示燈不斷地閃爍,是由于一條指令對應(yīng)著多條微指令,每一條微指令都
22、對應(yīng)著不同的指示燈的明暗情況。</p><p><b> 微單步:</b></p><p> 微單步可以將每一條指令包含的微指令分步執(zhí)行,其步驟為:單擊菜單“調(diào)試”項,選擇“微單步”,可以從結(jié)構(gòu)圖窗口中看到每一條微指令執(zhí)行的操作。在實驗平臺上,可以看到指示燈的對應(yīng)不同微指令的不同明暗變化。</p><p> 例如:“SUB A,R2”對應(yīng)
23、的微指令序列為:</p><p><b> 取指令</b></p><p> A->BUS->DR1</p><p> R2->BUS->DR2</p><p> ALU->BUS->A</p><p><b> 微單步:</b>
24、</p><p><b> 十、結(jié)果</b></p><p><b> 應(yīng)得結(jié)果:</b></p><p> 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55=(00110111)B</p><p> 移位后得(00011011)B=(1B)H</p><p> 我學(xué)
25、號的末3位為115=(73)H</p><p> 則結(jié)果為(1B)H+(73)H=(8E)H。</p><p><b> 查看方法:</b></p><p> 在“程序代碼窗口”范圍內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵,選擇“讀出”項,在相應(yīng)的內(nèi)存區(qū)間可以看到內(nèi)存中的結(jié)果:在本例中,數(shù)據(jù)顯示在第4行、第1列(第40H號字節(jié)單元內(nèi)存中)。</p>
26、<p><b> 實際結(jié)果:</b></p><p> 用讀出命令,在程序代碼窗口中讀出結(jié)果——8EH,與計算結(jié)果一致。</p><p><b> 十一、總結(jié)</b></p><p> 這次歷時64個學(xué)時的計算機組成原理課程設(shè)計結(jié)束了,我受益匪淺。首先是在此次課程設(shè)計中,最大的收獲就是在出現(xiàn)問題后尋找解決
27、的辦法,這一點鍛煉了自己的學(xué)習(xí)能力,每次出現(xiàn)新問題,自己總會先照著軟件上面程序運行的流程找找問題,然后跟同學(xué)討論找出最終的解決方案。其次,我認(rèn)識到在設(shè)備的連接過程中,數(shù)據(jù)總線的連接需要很仔細(xì),不能出錯,否則機器將無法正常執(zhí)行。同時還認(rèn)識到,程序的執(zhí)行不是“程序編輯窗口”中所編輯的指令,而是經(jīng)過編譯后被加載了的指令。最后,我也要衷心感謝袁老師的指導(dǎo),正是在老師的指引和幫助下,讓我學(xué)習(xí)到更多的專業(yè)知識。</p><p&g
28、t;<b> 《計算機組成原理》</b></p><p><b> 課</b></p><p><b> 程</b></p><p><b> 設(shè)</b></p><p><b> 計</b></p><
29、p><b> 報</b></p><p><b> 告</b></p><p> 學(xué) 號: 090107011103 </p><p> 姓 名: 程華政 </p><p> 專業(yè)班級: 軟件工程0
30、1班 </p><p> 指導(dǎo)教師: 袁 全 清 </p><p> 設(shè)計時間:2012年3月7日-2012年3月16日</p><p><b> 課設(shè)目的:</b></p><p> 通過課程設(shè)計更清楚地理解下列基本概念:</p><p>
31、; 1、計算機的硬件基本組成;</p><p> 2、計算機中機器指令的設(shè)計;</p><p> 3、計算機中機器指令的執(zhí)行過程;</p><p> 4、微程序控制器的工作原理;</p><p> 5、微指令的格式設(shè)計原理。</p><p> 6、通過使用軟件HKCPT,了解程序編譯、加載的過程。</
32、p><p> 7、通過微單步、單拍調(diào)試,理解模型機中的數(shù)據(jù)流向。</p><p><b> 課設(shè)任務(wù)</b></p><p> 1、在掌握各模塊功能的基礎(chǔ)上,構(gòu)成模型機;</p><p> 2、熟悉模型機的通路、微指令系統(tǒng)、與匯編指令的關(guān)系;</p><p> 3、使用微機與模型機連接調(diào)試的
33、應(yīng)用程序HKCPT;</p><p> 4、編輯程序,了解程序編譯、加載及運行的過程。</p><p><b> 使用的設(shè)備及軟件:</b></p><p><b> 設(shè)備</b></p><p> 此次課設(shè)使用HK-CPT-IV型計算機組成原理實驗平臺,實驗平臺簡介如下:</p>
34、;<p> 基本功能模塊:運算器模塊、指令部件模塊、堆棧寄存器模塊、存儲器模塊、總線傳輸模塊、微程序模塊、啟停和時序模塊,以及用于調(diào)試和觀察數(shù)據(jù)的監(jiān)控模塊。</p><p> 組成結(jié)構(gòu):采用總線結(jié)構(gòu)??偩€分為:內(nèi)部、外部地址總線,內(nèi)部、外部數(shù)據(jù)總線。</p><p> 監(jiān)控模塊:為實驗調(diào)試和程序設(shè)計帶來了相當(dāng)?shù)谋憷?。實驗者可以通過監(jiān)控模塊來修改微程序和內(nèi)存中的程序。&l
35、t;/p><p> 操作方式 : 單機方式——整個系統(tǒng)可單獨使用;聯(lián)機方式——系統(tǒng)可與PC機相連。</p><p><b> 軟件</b></p><p> 此次課設(shè)使用的軟件為HKCPT,其使用介紹如下:</p><p> 啟動HKCPT:第一次啟動HKCPT,用戶需設(shè)置實驗平臺通訊端口。退出HKCPT時,會自動保
36、存用戶最后一次的設(shè)置。用戶選擇“設(shè)置——實驗平臺”菜單項,在彈出的對話框中,選擇相應(yīng)的通訊串口、通訊波特率和延時因子。點擊確定按鈕,即可使用。</p><p> 程序編寫:選擇“文件—新文件”菜單項,將新建一個空的編輯窗口。用戶在編輯窗口中輸入以下程序。輸入完畢,選擇“文件—另存為”菜單項,把該文件保存為demo.asm。因為編譯器支持長文件名,用戶也可以把該文件保存在如“我的文檔”之類的目錄夾中。用戶可以直接
37、選擇“文件—打開”菜單項打開該文件。</p><p> 程序編譯:編譯是檢查源文件的語法錯誤,如果源文件沒有語法錯誤,編譯器將生成源文件的目標(biāo)代碼,由于是單匯編文件,編譯產(chǎn)生的目標(biāo)代碼可以直接加載調(diào)試。用戶選擇“編譯——編譯當(dāng)前文件”菜單項,將編譯當(dāng)前活動窗口中的源文件,編譯結(jié)果的信息顯示在輸出窗口中。用戶可以根據(jù)輸出窗口中錯誤信息直接定位到源文件的相應(yīng)位置。</p><p> 程序運
38、行:加載后,可以運行程序,有三種運行方式:</p><p> 微單步:每執(zhí)行一條微程序,PC指針加1,微指令向后移動一步,同時結(jié)構(gòu)圖中繪出執(zhí)行步及上一步的數(shù)據(jù)流向,各個寄存器和控制線狀態(tài)會相應(yīng)改變。</p><p> 程序單步:從當(dāng)前PC指針行執(zhí)行源文件的一行語句,然后又停止。結(jié)構(gòu)圖中顯示的寄存器值和控制線都會隨之刷新,但不顯示數(shù)據(jù)流。</p><p> 全速
39、運行:全速運行程序,遇到用戶斷點或按暫停鍵或執(zhí)行到halt指令停止。</p><p><b> 設(shè)備連接</b></p><p> 實驗過程中的設(shè)備連接包括3部分的內(nèi)容:</p><p><b> 數(shù)據(jù)總線的連接:</b></p><p> 各模塊的連線:由于實驗平臺提供了連線板,在實驗時
40、,只要將連線板插在指定的地方,這樣,各個模塊就成功的連接了。</p><p> 與計算機的連線:實驗平臺提供的連接線將實驗平臺與計算機相連,這樣,計算機通過軟件可以和平臺相互通訊。</p><p><b> 編程題目</b></p><p> 從1加到10,再帶進位右移一位,最后,再加上自已學(xué)號的后三位,結(jié)果存放到RAM的40H號字節(jié)單元
41、中。</p><p><b> 程序流程圖</b></p><p><b> 寄存器分配:</b></p><p> 用用R0作為計數(shù)器,判斷是否退出循環(huán);</p><p> R1儲存每一步計算得到的結(jié)果;</p><p> R2是每一次R0減小的數(shù),即固定為1&l
42、t;/p><p> 具體流程圖如下圖所示:</p><p><b> 程序</b></p><p> 根據(jù)程序流程圖所示,可以進行代碼的編寫:</p><p><b> MOV R2,#1</b></p><p><b> MOV A,#0</b>
43、</p><p><b> MOV R0,#A</b></p><p><b> ADD A,R0</b></p><p><b> MOV R1,A</b></p><p><b> MOV A,R0</b></p><p&g
44、t;<b> SUB A,R2</b></p><p><b> JZ 0F</b></p><p><b> MOV R0,A</b></p><p><b> MOV A,R1</b></p><p><b> JMP 06<
45、;/b></p><p><b> MOV A,R1</b></p><p><b> RRC A</b></p><p> MOV R0,#7B</p><p><b> ADD A,R0</b></p><p><b> S
46、TA 40</b></p><p><b> HAL</b></p><p> 程序每條指令對應(yīng)的機器代碼和對應(yīng)的微指令</p><p><b> 調(diào)試過程</b></p><p><b> 全速執(zhí)行:</b></p><p> 全
47、速執(zhí)行可以一次性使所有的代碼執(zhí)行完畢,從而得出最終的結(jié)果。此過程一般用于代碼準(zhǔn)確無誤之后的執(zhí)行,其步驟為:單擊菜單“調(diào)試”項,選擇“全速執(zhí)行”,最后可以看到最終的結(jié)果。在執(zhí)行的過程中,實驗平臺上的指示燈不斷地閃爍,是由于每一條微指令都對應(yīng)著不同的指示燈的明暗情況。</p><p><b> 程序單步:</b></p><p> 程序單步用于調(diào)試使用,每一次執(zhí)行一條
48、指令,其步驟為:單擊菜單“調(diào)試”項,選擇“程序單步”,可以看到指令序列上的亮條紋移動了一條指令。在執(zhí)行的過程中,實驗平臺上的指示燈不斷地閃爍,是由于一條指令對應(yīng)著多條微指令,每一條微指令都對應(yīng)著不同的指示燈的明暗情況。</p><p><b> 微單步:</b></p><p> 微單步可以將每一條指令包含的微指令分步執(zhí)行,其步驟為:單擊菜單“調(diào)試”項,選擇“微單
49、步”,可以從結(jié)構(gòu)圖窗口中看到每一條微指令執(zhí)行的操作。在實驗平臺上,可以看到指示燈的對應(yīng)不同微指令的不同明暗變化。</p><p> 例如:“SUB A,R2”對應(yīng)的微指令序列為:</p><p><b> 取指令</b></p><p> A->BUS->DR1</p><p> R2->BUS
50、->DR2</p><p> ALU->BUS->A</p><p><b> 結(jié)果</b></p><p><b> 應(yīng)得結(jié)果:</b></p><p> 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55=(00110111)B</p><p>
51、移位后得(00011011)B=(1B)H</p><p> 我學(xué)號的末3位為103=(67)H</p><p> 則結(jié)果為(1B)H+(67)H=(82)H。</p><p><b> 查看方法:</b></p><p> 在“程序代碼窗口”范圍內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵,選擇“讀出”項,在相應(yīng)的內(nèi)存區(qū)間可以看到內(nèi)存中的結(jié)
52、果:在本例中,數(shù)據(jù)顯示在第4行、第1列(第40H號字節(jié)單元內(nèi)存中)。</p><p><b> 實際結(jié)果:</b></p><p> 用讀出命令,在程序代碼窗口中讀出結(jié)果——82H,與計算結(jié)果一致。</p><p><b> 總結(jié)</b></p><p> 經(jīng)過此次課程設(shè)計,針對老師的各項要
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