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西电计组课设报告

计算机组成原理

实验报告

班级：

学号：

姓名：

地点：

时间：

计算机组成原理与体系结构课程设计

基本模型机设计与实现

一．实验目的

1．深入理解基本模型计算机的功能、组成知识；

2．深入学习计算机各类典型指令的执行流程；

3．学习微程序控制器的设计过程和相关技术，掌握LPM_ROM的配置方法。

4．在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将单元电路组成系统，构造一台基本模型计算机。

5．定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握计算机整机概念。掌握微程序的设计方法，学会编写二进制微指令代码表。

6．通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解并掌握微程序控制方式计算机的设计方法。

二．实验原理

的控制信号是人为模拟产生的，而本实验

将能在微过程控制下自动产生各部件单

元控制信号，实现特定的功能。实验中，

计算机数据通路的控制将由微过程控制

器来完成，CPU从内存中取出一条机器

指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。

2．指令格式

（1）指令格式

采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：

其中IN为单字长（8位二进制），其余为双字长指令，XX H为addr对应的十六进制地址码。为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序。

图6-1 数据通路框图

根据以上要求设计数据通路框图，如图5-1所示。

表6-1 24位微代码定义：

表6-2 A、B、C各字段功能说明：

24位微代码中各信号的功能

(1) uA5—uA0：微程序控制器的微地址输出信号，是下一条要执行的微指令的微地址。

(2) S3、S2、Sl、S0：由微程序控制器输出的ALU操作选择信号，以控制执行16种算术操作或16种逻辑操作中的某一种操作。

(3) M：微程序控制输出的ALU操作方式选择信号端。M＝0执行算术操作；M＝l执行逻辑操作。

(4) Cn：微程序控制器输出的进位标志信号，Cn＝0表示ALU运算时最低位有进位，Cn＝1则表示无进位。(5)WE：微程序控制器输出的RAM控制信号。当/CE＝0时，如WE ＝0为存储器读；如WE＝1为存储器写。(6) A9、A8——译码后产生CS0、CS1、CS2信号，分别作为SW_B、RAM、LED的选通控制信号。 (7) A字段（15、14、13）——译码后产

生与总线相连接的各单元的输入选通信号（见表6-1）。

(8) B字段（12、11、10）——译码后产生与总线相连接的各单元的输出选通信号。

(9) C字段（9、8、7）——译码后产生分支判断测试信号P(1)~P(4)和LDPC信号。

系统涉及到的微程序流程见图6-2。当执行“取指令”微指令时，该微指令的判断测试字段为P(1)测试。由于“取指令”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P(1)的测试结果出现多路分支（见图6-2左图）。用指令寄存器的高4位（IR7-IR4）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定地址单元。

控制台操作为P(4)测试（见图6-2右图），它以控制台信号SWB、SW A作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控制存储器的一个微地址单元，随意填写。注意：微程序流程图上的微地址为8进制！

当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表6-2即为图6-2的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。

表6-2二进制微代码表

先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送至指令寄存器。指令划分为操作码和地址码段，由二进制数构成，为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试“P(1)”，通过节拍脉冲T4的控制，以便识别所要求的操作。

指令译码器: 根据指令中的操作码强置微控制器单元的微地址，使下一条微指令指向相应的

微程序首地址。

实验中LCD液晶显示屏可以用来显示模型机CPU中各组成单元的内容。将B100_C.sof 文件下载到实验台后，按系统复位键，LCD液晶显示屏即显示CPU中各组成单元的内容。其功能说明如下：

LCD液晶显示屏功能说明

名称

OUT

ALU

BUS

图6-3 模型计算机电路原理图

三．实验步骤

1．微程序的输入：根据表6-2所对应的二进制微代码，编辑LPM_ROM配置文件ROM_5.mif，并将其保存在与实验电路cpu5A.sof工程所在的文件夹中，与实验电路cpu5A.sof一同编译后，得到下载文件cpu5A.sof。下载配置文件cpu5A.sof下载到实验系统。实验板上的时钟clock0选择输入频率为1.5MHz。图6-3是示例原理图，详见cpu5A.sof。

2．输入模型机的程序

第一组：双数运算（SUB/ADDC/AND/OR/XOR）

ROM中的指令

第二组：单数运算（NOT/INC/CLR/A+A/DEC）

第三组：控制逻辑（MOV/CMP/JB/INC/OUT）

四．实验结果

第一组：R0=23，[ADDR]=11

SUB:12 ADDC:24 AND:00 OR:11 XOR:00

第二组：R0=11

NOT:EE INC:EF CLR:00 A+A:00 DEC:FF

第三组：R0=4，R1=1，R2=0

OUT:04

五．问题和解决

在进行ALU运算设计时，有前面的借鉴所以不是很难，但做到例如MOV/JB/CMP等操作时，就要对指令的控制和控制流程有清楚的认识，要考虑操作码的设计，操作数是什么，指令控制原理等，对流程有了清楚地理解后，设计指令进行测试，从而更加深刻的理解了控制的原理。

六．实验体会

通过这次实验，深入了解了计算机从硬件层面上对指令的控制，加深了对计算机工作原理的认识，从控制器、寄存器、逻辑控制单元、存储器等各个组成的角度分析其作用和工作方式，掌握了基本运算指令和控制命令的流程，通过自己设计的微指令，通过在RAM中的控制指令检验微指令的执行结果，学会了微指令的设计及指令系统的编写，通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解了微程序控制方式计算机的设计方法。通过实验，我深深感受到理论和实践之间的区别，理论学到的只有在实践中才能真正掌握其精髓，真正明白其中的原理，并能够运用到学习工作中。

杭电计组实验报告10

计组实验十老师：包健一、源代码测试模块代码： module Top( inputinclk, inputmem_clk, inputrst, outputreg[7:0] LED, input [3:0] SW ); wireclk; MyButtonmb( .clk_100MHz(mem_clk), .BTN(inclk), .BTN_Out(clk) ); wire [31:0] ALU_F; wire [31:0] M_R_Data; wire ZF; wire OF; wire [31:0]PC; My_I_CPUmy_i_cpu( .clk(clk), .mem_clk(mem_clk), .rst(rst), .ALU_F(ALU_F), .M_R_Data(M_R_Data), .ZFF(ZF), .OF(OF), .PC_out(PC) ); always@(*) begin case(SW) 4'd0:LED=ALU_F[7:0]; 4'd1:LED=ALU_F[15:8]; 4'd2:LED=ALU_F[23:16]; 4'd3:LED=ALU_F[31:24]; 4'd4:LED=M_R_Data[7:0];

4'd5:LED=M_R_Data[15:8]; 4'd6:LED=M_R_Data[23:16]; 4'd7:LED=M_R_Data[31:24]; 4'd8:LED={ZF,6'd0,OF}; 4'd12:LED=PC[7:0]; 4'd13:LED=PC[15:8]; 4'd14:LED=PC[23:16]; 4'd15:LED=PC[31:24]; default:LED=8'b0000_0000; endcase end endmodule 顶层模块代码： moduleMy_I_CPU( inputclk, inputmem_clk, inputrst, output [31:0] ALU_F, output [31:0] M_R_Data, output ZFF, output OF, output [31:0]PC_out ); //wire clk_n = ~clk; wire[31:0] codes; wire [31:0]PC_new; reg [31:0]PC; Inst_Fetch1 inst_fetch( .PC(PC), .rst(rst), .clk(clk), .Inst_codes(codes), .PC_new(PC_new) ); wire[5:0] OP; wire[5:0] func;

计算机组成原理阵列乘法器课程设计报告

. 课程设计

. 教学院计算机学院课程名称计算机组成原理题目4位乘法整列设计专业计算机科学与技术班级2014级计本非师班姓名唐健峰同组人员黄亚军指导教师 2016 年10 月 5 日

1 课程设计概述 1.1 课设目的计算机组成原理是计算机专业的核心专业基础课。课程设计属于设计型实验，不仅锻炼学生简单计算机系统的设计能力，而且通过进行设计及实现，进一步提高分析和解决问题的能力。同时也巩固了我们对课本知识的掌握，加深了对知识的理解。在设计中我们发现问题，分析问题，到最终的解决问题。凝聚了我们对问题的思考，充分的锻炼了我们的动手能力、团队合作能力、分析解决问题的能力。 1.2 设计任务设计一个4位的二进制乘法器：输入信号：4位被乘数A（A1,A2,A3,A4）, 4位乘数B（B1,B2,B3,B4）, 输出信号：8位乘积q(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8). 1.3 设计要求根据理论课程所学的至少设计出简单计算机系统的总体方案，结合各单元实验积累和课堂上所学知识，选择适当芯片，设计简单的计算机系统。（1）制定设计方案：我们小组做的是4位阵列乘法器，4位阵列乘法器主要由求补器和阵列全加器组成。（2）客观要求要掌握电子逻辑学的基本内容能在设计时运用到本课程中，其次是要思维灵活遇到问题能找到合理的解决方案。小组成员要积极配合共同达到目的。

2 实验原理与环境 2.1 1.实验原理计算机组成原理，数字逻辑，maxplus2是现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。用乘数的每一位去乘被乘数，然后将每一位权值直接去乘被乘数得到部分积，并按位列为一行每一行部分积末位与对应的乘数数位对齐，体现对应数位的权值，将各次部分积求和得到最终的对应数位的权值。 2.2 2.实验环境 2.2.1双击maxplu2II软件图标，启动软件（1）.新建工程，flie->new project ....，出现存储路径的选项框，指定项目保存路径并且为工程命名，第三行设置实体名，保持与工程名一致。点击OK

微机原理实验报告

汇编语言程序设计实验一、实验内容 1.学习并掌握IDE86集成开发环境的使用，包括编辑、编译、链接、调试与运行等步骤。 2.参考书例4-8，P165 （第3版161页）以单步形式观察程序的执行过程。 3.修改该程序，求出10个数中的最大值和最小值。以单步形式观察，如何求出最大值、最小值。 4.求1到100 的累加和，并用十进制形式将结果显示在屏幕上。要求实现数据显示，并返回DOS状态。二、实验目的 1.学习并掌握IDE86集成开发环境的使用 2.熟悉汇编语言的基本算法，并实际操作 3.学会利用IDE86进行debug的步骤三、实验方法 1.求出10个数中的最大值和最小值 (1)设计思路：利用冒泡法，先对数据段的10个数字的前2个比较，把二者中大的交换放后面。在对第二个和第三个数比较，把二者中较大的交换放后面，依此类推直到第十个数字。这样第十位数就是10个数里面最大的。然后选出剩下9个数字里面最大的，还是从头开始这么做，直到第九个数字。以此类推直到第一个数字。

(2)流程图 2.求1到100 的累加和，并用十进制形式将结果显示在屏幕上。要求实现数据显示，并返回DOS状态

(1)设计思路：结果存放在sum里面，加数是i(初始为1)，进行 100次循环，sum=sum+I，每次循环对i加1. (2)流程图：四、 1.求出10个数中的最大值和最小值

DSEG SEGMENT NUM DB -1,-4,0,1,-2,5,-6,10,4,0 ;待比较数字 DSEG ENDS CODE SEGMENT ASSUME DS:DSEG,CS:CODE START:MOV AX,DSEG MOV DS,AX LEA SI,NUM MOV DX,SI MOV CL,9 ;大循环计数寄存器初始化 NEXT1:MOV BL,CL ;大循环开始，小循环计数器初始化MOV SI,DX NEXT2:MOV AL,[SI+1] CMP [SI],AL ;比较 JGGONE ;如果后面大于前面跳到小循环末尾CHANGE:MOV AH,[SI] ;交换 MOV [SI+1],AH MOV [SI],AL JMP GONE GONE:add SI,1 DEC BL JNZ NEXT2

计组实验报告

计算机组成原理实验报告实验1：VERILOG 设计基础专业班级：14级计算机二班学号：14048001 姓名：杨娜学号：14048003 姓名：周蓉实验地点：理工楼901 实验时间：2016年5月14日

实验十VGA显示控制器的设计一、实验目的 1、学习VERILOG的基本语法和编程规则 2、掌握通用寄存器等常用基本数字模块的VERILOG描述和基本设计方法 3、理解带使能控制和异步清零的8位寄存器的设计原理 4、掌握使用VERILOG设计和验证带使能控制和异步清零的8位寄存器的方法 5、掌握移位寄存器的设计方法二、实验任务 1、设计一个带使能控制和异步清零的8位寄存器REG8X，实现8位输入的锁存，在时钟的上升沿处得到一个8位的输出和一个8位的反向输出，将结果显示在发光二极管。模块的端口描述如下：模块的参考物理结构如下： R7 R6 R i R 0 7 6 i 0 带使能控制和异步清零的8位寄存器模块的使用注意事项

1.数据源D（7..0）一直加在寄存器的数据输入端； 2.周期性的时钟信号Clock一直加在寄存器的时钟输入端 3.使能信号Enable控制寄存器是否接受数据。当Enable = '0'时，寄存器不接受数据，保持原来的状态不变；当Enable = '1'时，在时钟信号Clock正跳变时，寄存器接受并保存当时D（7..0）的数据； 4.本寄存器其它方面的功能与上述的寄存器相同。完成的参考电路图如下：dout=q 2、设计一个有左、右移位功能的8位寄存器REGSHIFT8，并仿真验证。

三、实验内容 1、通过输入数据先进行计算，并通过实验进行验证REG8X。 (1)、将清零信号Resetn（sw17）设为0，将输入信号D（sw7~sw0）设为10101010，观察输出信号Q（ledr7~ledr0）和Qb（ledg7~ledg0），观察并记录输出。 (2)、将清零信号Resetn（sw17）设为1，在时钟信号处输入一个上升沿（按下key0），观察并记录输出。 (3)、将输入信号D（sw7~sw0）设为01010101，观察并记录输出。 (4)、在时钟信号处输入一个上升沿（按下key0），观察并记录输出。 (5)、自行完善设计表格，观察并记录测试输出。实验数据表 2、通过输入数据先进行计算，并通过实验进行验证REGSHIFT8。 (1)、测试清零信号Resetn (2)、测试移位功能 (3)、测试寄存功能 (4)、自行设计表格观察并记录测试输出。实验数据表

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JUC2模型机的微程序设计姓名沈钰城学号3140604029 专业信息安全指导教师肖铁军江苏大学计算机学院 2016年1 月 6 日

一．实验环境 1.使用的硬件实验板（1）品牌，型号实验板品牌：Altera 实验板型号：DE2-115 FPGA芯片品牌：Cyclone IV E FPGA芯片型号：EP4CE115 （2）FPGA在现代工业中的应用 FPGA令系统开发商的产品更快速地推向市场；更长的生命周期；灵活性，可支持各种标准和网络协议；低成本，低功耗。在工业应用中，FPGA可取代旧的ASIC技术，提供更具成本有效性的解决方案；FPGA作为通信协处理器负责连接到以太网的工作，灵活的解决方案可以通过一个硬件平台支持多种协议；用FPGA控制马达，通过它的嵌入式处理器，实时特性和数字编码器轻松实现。另一个典型应用是马达控制。目前世界工业电力的2/3都用来驱动电机，但只有2%的电机使用了可变速的驱动，如果使用变速电机控制每年将节约10个发电厂的能量。使用电机控制芯片技术将把工业应用的能耗效率提升到88%。系统有这样的需求：在增加以太网连接能力同时不想增加额外的器件；想要灵活的方法去控制多个马达和差异化的产品；想要一个支持马达控制和现场总线连接能力的单芯片方案。基于Cylone III的马达驱动方案通过集成了不同的算法和I/O接口可满足不同的特性需求。Altera与第三方伙伴合作，将他们提供的优化算法整合到FPGA中，一个平台可实现多个电机控制，大大提高能源利用效率 2.使用的设计软件（1）品牌、名称、版本、发布年份软件品牌：Altera 名称：quartus ii 版本：12.0 发布年份：2012 （2）行业对该软件的评价 Altera的Quartus II可编程逻辑软件属于第四代PLD开发平台。该平台支持一个工作组环境下的设计要求，其中包括支持基于Internet的协作设计。Quartus平台与Cadence、ExemplarLogic、MentorGraphics、Synopsys和Synplicity等EDA供应商的开发工具相兼容。改进了软件的LogicLock模块设计功能，增添了FastFit编译选项，推进了网络编辑性能，而且提升了调试能力。支持MAX7000/MAX3000等乘积项器件 Quartus II设计套装的其他特性包括：DSP Builder 12.0新的数字信号处理(DSP)支持——通过系统控制台，与MATLAB的DDR存储器进行通信，并具有新的浮点功能，提高了设计效能，以及DSP效率。经过改进的视频和图像处理(VIP)套装以及视频接口IP——通过具有边缘自适应算法的Scaler II MegaCore功能以及新的Avalon-Streaming (Avalon-ST)视频监视和跟踪系统IP内核，简化了视频处理应用的开发。增强收发器设计和验证——更新了Arria V FPGA的收发器工具包支持，进一步提高收发器数据速率(对于Stratix V FPGA，高达14.1 Gbps)。 3.使用的调试工具硬件：JUPOD调试适配器软件：JULAB实验系统软件江苏大学计算机学院研发

微机原理实验报告

西安交通大学实验报告课程_微机与接口技术第页共页系别__生物医学工程_________实验日期:年月日专业班级_____组别_____交报告日期:年月日姓名__ 学号__报告退发 ( 订正、重做 ) 同组人_教师审批签字实验一汇编语言程序设计一、实验目的 1、掌握Lab6000p实验教学系统基本操作； 2、掌握8088/8086汇编语言的基本语法结构； 3、熟悉8088/8086汇编语言程序设计基本方法二、实验设备装有emu8086软件的PC机三、实验内容 1、有一个10字节的数组，其值分别是80H，03H，5AH，FFH，97H，64H，BBH，7FH，0FH，D8H。编程并显示结果：如果数组是无符号数，求出最大值，并显示；如果数组是有符号数，求出最大值，并显示。 2、将二进制数500H转换成二－十进制（BCD）码，并显示“500H的BCD是：” 3、将二－十进制码（BCD）7693转换成ASCII码，并显示“BCD码7693的ASCII是：” 4、两个长度均为100的内存块，先将内存块1全部写上88H，再将内存块1的内容移至内存块2。在移动的过程中，显示移动次数1，2 ，3…0AH…64H（16进制－ASCII码并显示子

程序） 5、键盘输入一个小写字母(a~z)，转换成大写字母显示：请输入一个小写字母(a~z)：转换后的大写字母是： 6、实现4字节无符号数加法程序，并显示结果，如99223344H + 99223344H = xxxxxxxxH 四、实验代码及结果 1.1、实验代码： DATA SEGMENT SZ DB 80H,03H,5AH,0FFH,97H,64H,0BBH,7FH,0FH,0D8H;存进数组 SHOW DB 'THE MAX IS: ','$' DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA ;把数据的基地址赋给DS MOV DS,AX MOV DX,OFFSET SHOW ;调用DOS显示字符串 MOV AH,09H INT 21H MOV SI ,OFFSET SZ ;数组的偏移地址赋给SI MOV CX,10 ;存进数组的长度给CX MOV DH,80H ;将数组的第一个数写进DH NEXT: MOV BL,[SI] ;将数组的第一个数写进BL CMP DH,BL ;比较DH和BL中数的到校 JAE NEXT1 ;如果DH中的数大于BL中，将跳转到NEXT1 MOV DH,BL ;如果DH中的数小于BL中，将BL中的数赋给DH NEXT1: INC SI ;偏移地址加1 LOOP NEXT;循环，CX自减一直到0，DH中存数组的最大值 ;接下来的程序是将将最大值DH在屏幕上显示输出 MOV BX,02H NEXT2: MOV CL,4 ROL DH,CL ;将DH循环右移四位

计组-加法器实验报告

半加器、全加器、串行进位加法器以及超前进位加法器一、实验原理 1.一位半加器 A和B异或产生和Sum，与产生进位C 2.一位全加器将一位半加器集成封装为halfadder元件，使用两个半加器构成一位的全加器 3.4位串行进位加法器将一位全加器集成封装为Fulladder元件，使用四个构成串行进位加法器

4.超前进位加法器（4位） ⑴AddBlock 产生并行进位链中的ti(即Cthis)和di（即Cpass），以及本位结果Sum ⑵进位链（Cmaker）四位一组并行进位链，假设与或非门的级延迟时间为1.5ty，与非门的延迟时间为1ty，在di和ti产生之后，只需2.5ty就可产生所有全部进位

⑶超前进位加法器将以上二者结合起来即可完成，A和B各位作为各个AddBlock的输入，低一位的进位Ci-1作为本位AddBlock的C-1的输入。各个AddBlock输出的C_this和C_pass作为对应的Cmaker的thisi和passi的输入。

二、实验器材 QuartusII仿真软件，实验箱三、实验结果 1.串行进位加法器结果 2.超前进位加法器结果

四、实验结果分析 1.实验仿真结果显示串行加法器比超前进位加法器快，部分原因应该是电路结构优化不到位。另外由于计算的位数比较少，超前进位加法链结构较复杂，所以优势没体现出来，反倒运作的更慢一点。当位数增加的时候，超前进位加法器会比串行的更快。 2.波形稳定之前出现上下波动，应该与“竞争冒险”出现的情况类似，门的延迟和路径的不同导致了信号变化时到达的时间有先有后，因此在最终结果形成前出现了脉冲尖峰和低谷；另外也可能部分原因由于电路结构优化的不到位所致

计算机组成原理课程设计报告63979

课程设计报告课程名称：计算机组成原理题目名称：复杂模型机的设计与实现专业名称：计算机科学 18 学生姓名：李佩霖同组人：聂铭指导老师：单博炜完成时间：2014年12月29日至2014年12月31日目录第一章课程设计概述 1.1课程设计的教学目的 1.2课程设计任务和基本要求第二章规定项目的实验验证 2.1任务分析以及解决方案 2.2设计原理第三章指定应用项目的设计实现

第四章收获和体会第一章课程设计概述 1.1 课程设计的教学目的综合运用所学计算机组成原理知识，设计并实现较为完整的计算机。 1.2 课程设计任务和基本要求在模型机上实现如下运算：从IN单元读入一个数据，根据读入数据的低四位值X，求对应X值的1+2+3+···的整数序列的累加和，X为序列的长度。要求使用实验机上的复杂模型机设计实验上的数据格式和指令格式、数据通路、微程序流程图设计微程序，并通过手动和联机输入完成实验验证。第二章规定项目的实验验证 2.1任务分析以及解决方案考虑到实验任务为计算数的序列的累加和，所以实验过程应该为： 1.学习并掌握微指令的结构以及运算方式。 2根据实验机数据通路的原理框图在实验机上连接线路。 3手动和联机向实验机打入微程序，运行并验证。 2.2设计原理如图1为模型机数据通路原理框图，图2为微程序流程图。图1 图2 关于数据格式，模型机规定采用定点补码表示法表示数据，数据字长为8位，8位全部用来表示数据。关于指令格式，模型机设计3大指令共15条，其中包括运算类指令、控制转移类指令、数据传送类指令。运算类指令包含3种，算术运算、逻辑运算、一位运算，设计有6条运算类指令，分别为：ADD、AND、INC、SUB、OR、RR，所有运算类指令均为单字节指令，寻址方式采用寄存器直接寻址。控制转移类指令有3条，分别为：HLT、JMP、BZC。数据传送类指令有：IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA。

西电微机原理实验报告

微机系统实验报告班级：031214 学号：03121370 姓名：孔玲玲地点：E-II-312 时间：第二批

实验一汇编语言编程实验一、实验目的 (1)掌握汇编语言的编程方法 (2)掌握DOS功能调用的使用方法 (3)掌握汇编语言程序的调试运行过程二、实验设备 PC机一台。三、实验内容（1）将指定数据区的字符串数据以ASCII码形式显示在屏幕上，并通过DOS功能调用完成必要提示信息的显示。 (2) 在屏幕上显示自己的学号姓名信息。（3）循环从键盘读入字符并回显在屏幕上，然后显示出对应字符的ASCII码，直到输入“Q”或“q”时结束。（4）自主设计输入显示信息，完成编程与调试，演示实验结果。考核方式：完成实验内容（1）（2）（3）通过，完成实验内容（4）优秀。实验中使用的DOS功能调用：INT 21H 表3-1-1 显示实验中可使用DOS功能调用 AH 值功能调用参数结果 1 键盘输入并回显AL=输出字符 2 显示单个字符(带Ctrl+Break检查) DL=输出字符光标在字符后面 6 显示单个字符(无Ctrl+Break检查) DL=输出字符光标在字符后面 8 从键盘上读一个字符AL=字符的ASCII码 9 显示字符串DS:DX=串地址，‘$’为结束字符光标跟在串后面 4CH 返回DOS系统AL=返回码

四、实验步骤 (1)运行QTHPCI软件，根据实验内容编写程序，参考程序流程如图3-1-1所示。 (2)使用“项目”菜单中的“编译”或“编译连接”命令对实验程序进行编译、连接。 (3)“调试”菜单中的“进行调试”命令进入Debug调试，观察调试过程中数据传输指令执行后各寄存器及数据区的内容。按F9连续运行。 (4)更改数据区的数据，考察程序的正确性。五、实验程序 DATA SEGMENT BUFFER DB '03121370konglingling:',0AH,0DH,'$' BUFFER2 DB 'aAbBcC','$' BUFFER3 DB 0AH,0DH,'$' DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DA TA START: MOV AX,DA TA MOV DS,AX mov ah,09h mov DX,OFFSET BUFFER int 21h

计组课设实验报告

《计算机组成原理与系统结构》课程设计实验报告课题：两个16位二进制数加法计算班级：成员：完成日期：2013年10月11日

一：课程设计步骤 1.确定设计目标综合考虑实验条件及自身能力水平，以及设计功能的可靠性和实用性，我们小组决定将设计目标定为“两个16位二进制数相加”。分两次分别输入两个加数的低八位和高八位，输出两个16位二进制数相加的结果。 2.确定指令系统（1）数据格式模型机规定数据采用定点整数补码表示，字长为8位，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 符号尾数（2）指令格式模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。 ①算术逻辑指令设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE RS RD 其中，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器，并规定： RS或RD 选定的寄存器 00 01 10 R0 R1 R2 ②I/O指令输入（1N）和输入（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE addr RD 其中，addr=01时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“INPUT DEVICE”中的数码块作为输入设备。 ③访问指令及转移指令模型机设计两条访问指令，即存数（STA）、取数（LDA），两条颛臾指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移（BZC），指令格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 00 M OP-CODE RD D 其中，OP-CODE为操作码，rd为目的寄存器地址（LDA、STA指令使用）。D为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：寻址模式有效地址E 说明 00 E=D 直接寻址

计算机组成原理课程设计报告完整版

计算机组成原理课程设计报告班级：06计算机 6 班姓名：李凯学号：20063007 完成时间：2009年1月3日一、课程设计目的 1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系； 2．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念； 3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。二、课程设计的任务针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。三、课程设计使用的设备（环境） 1．硬件 ●COP2000实验仪 ●PC机 2．软件 ●COP2000仿真软件四、课程设计的具体内容（步骤） 1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点： COP2000模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、

累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。模型机为8位机，数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与16位机相同。相比而言8位机实验减少了烦琐的连线，但其原理却更容易被学生理解、吸收。模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。模型机有24位控制位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。24位控制位分别介绍如下： XRD ：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。 EMWR：程序存储器EM写信号。 EMRD：程序存储器EM读信号。 PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。 EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR和EMRD决定是将DBUS数据写到EM中，还是从EM读出数据送到DBUS。 IREN：将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPC。 EINT：中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。 ELP： PC打入允许，与指令寄存器的IR3、IR2位结合，控制程序跳转。 MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MAR。 MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。 OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里。 STEN：将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。 RRD：读寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。 RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。

微机原理实验报告西安交通大学

西安交通大学电子信息与工程学院自动化科学与技术系微机原理与接口技术实验报告实验名称：微机原理与接口技术实验者姓名： XX 实验者学号：21105040XX 所在班级：自动化1X 报告完成日期：2014年1月12日

实验一数据传送、算术运算、循环程序结构 1、实验目的 a)熟悉8086汇编语言源程序的框架结构，并掌握汇编语言程序的编写、汇编、连接、执行的过程，并利用Turbo Debugger调试汇编程序。 b)熟悉8086指令系统的数据传送指令，掌握寻址方式。 c)熟悉8086指令系统的算术运算指令。掌握循环结构汇编语言程序的编制。 2、实验内容教材P121，第14、15题。教材P195，第6题。教材P196，第12题。 3、具体实验第一题（P121，第14题）设有两个8个字节长的BCD码数据BCD1及BCD2。BCD1数以1000H为首地址在内存中顺序存放；BCD2数以2000H为首地址在内存中顺序存放。要求相加后结果顺序存放在以2000H为首地址的内存区中（设结果BCD数仍不超过8个字节长）。 a) 实验原理考虑两个8个字节长的 BCD码相加，首先根据地址要求将数据放在对应的地址单元中，然后做加法，BCD码相加要用到调整指令，结果才为正确的BCD数 b) 程序框图

c) 程序源代码 DATAS SEGMENT ORG1000H BCD1 DB 01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,88H;起始地址为1000H ORG2000H BCD2 DB 11H,12H,13H,14H,15H,16H,17H,18H;起始地址为2000H DATAS ENDS CODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATAS START: MOV AX,DATAS MOV DS,AX MOV BX,0 MOV CX,8 ;设置循环次数8次 CLC ;清进位CF标志 AGAIN:MOV AL,[BX+1000H] ADC [BX+2000H],AL;结果放在2000H开始的单元内 DAA INC BX LOOP AGAIN;没完成则转AGAIN循环 MOV AH,4CH INT 21H CODES ENDS END START 运行： BCD1 DB 11H,12H,13H,14H,15H,16H,17H,18H BCD2 DB 21H,22H,23H,24H,25H,26H,27H,28H 结果如下：DS:2000H为首地址的连续八个字节单元中

计组实验报告.

武汉大学计算机学院计算机科学与技术专业 CPU设计实验报告实验名称:开放式实验CPU设计课题名称: 计算机组成原理班级: 指导教师：徐爱萍组长: 组员: 二零一五年三月

目录目录 (1) 1 实验环境 (2) 1.1 Quartus Ⅱ介绍 (2) 1.2 硬件描述语言（VHDL） (3) 1.3实验的主要成果 (3) 2 实验要求 (5) 2. 1 指令格式要求 (5) 2. 2 指令流程及微信号序列分析 (6) 2.2.1 ADD指令分析 (6) 2.2.2 ADC指令分析 (7) 2.2.3 SUB指令分析 (7) 2.2.4 SBC指令分析 (7) 2.2.5 INC指令分析 (7) 2.2.6 DEC指令分析 (8) 2.2.7 SHL指令分析 (8) 2.2.8 SHR指令分析 (8) 2.2.9 MOVR指令分析 (8) 2.2.10 MOVD指令分析 (9) 2.2.11 LDRR指令分析 (9) 2.2.12 STRR指令分析 (10) 2.2.13 JMP指令分析 (10) 2.2.14 JRC指令分析 (11) 2.2.15 JRZ指令分析 (11) 2.2.16 JRS指令分析 (11) 2.2.17 CLC指令分析 (11) 2.2.18 STC指令分析 (11) 3.部件仿真实验 (11) 3.1 八个通用寄存器设计与仿真 (11) 3.1.1 设计代码 (11) 3.1.2 RTL连接图 (17) 3.1.3 仿真过程 (17) 3.2算术逻辑单元设计与仿真 (18) 3.2.1 设计代码 (18) 3.2.2 RTL连接图 (21) 3.2.3 仿真过程 (22) 4. CPU设计 (23) 4.1取指设计 (23) 4.2指令译码的设计 (25) 4.3执行部分设计 (28) 4.4存储器部分设计 (31) 4.5通用寄存器组设计 (32)

计算机组成原理课程设计微程序报告

微程序控制器的设计与实现

目录 1设计目的 (3) 2设计内容 (3) 3具体要求 (3) 4设计方案 (3) 5 调试过程 (11) 6 心得体会 (12)

微程序控制器的设计与实现一、设计目的 1)巩固和深刻理解“计算机组成原理”课程所讲解的原理，加深对计算机各模块协同工作的认识 2)掌握微程序设计的思想和具体流程、操作方法。 3)培养学生独立工作和创新思维的能力，取得设计与调试的实践经验。 4)尝试利用编程实现微程序指令的识别和解释的工作流程二、设计内容按照要求设计一指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。三、设计要求 1)仔细复习所学过的理论知识，掌握微程序设计的思想，并根据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程序流程。指令系统至少要包括六条指令，具有上述功能和寻址方式。 2)根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微程序 3)将所设计的微程序在虚拟环境中运行调试程序，并给出测试思路和具体程序段 4)尝试用C或者Java语言实现所设计的指令系统的加载、识别和解释功能。 5)撰写课程设计报告。四、设计方案 1)设计思路按照要求设计指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。从而可以想到如下指令：24位控制位分别介绍如下： XRD ：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出

此信号，从指定外设读数据。 EMWR：程序存储器EM写信号。 EMRD：程序存储器EM读信号。 PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。 EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR 和EMRD决定是将DBUS数据写到EM中，还是从EM读出数据送到DBUS。 IREN：将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR 和微指令计数器uPC。 EINT：中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。 ELP： PC打入允许，与指令寄存器的IR3、IR2位结合，控制程序跳转。 MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MAR。 MAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上。 OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT 里。 STEN：将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中。 RRD：读寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。 RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R?的选择由指令的最低两位决定。 CN：决定运算器是否带进位移位，CN=1带进位，CN=0不带进位。 FEN：将标志位存入ALU内部的标志寄存器。 X2：X1：X0: X2、X1、X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS

微机原理实验报告

微机原理实验报告班级：指导老师：学号：姓名：

实验一两个多位十进制数相加的实验一、实验目的学习数据传送和算术运算指令的用法熟悉在PC机上建立、汇编、链接、调试和运行汇编语言程序的过程。二、实验内容将两个多位十进制数相加，要求被加数和加数均以ASCII码形式各自顺序存放在以DATA1、DATA2为首的5个内存单元中（低位在前），结果送回DATA1处。三、程序框图图3-1

四、参考程序清单 DATA SEGMENT DATA1 DB 33H,39H,31H,37H,34H;被加数 DATA1END EQU $-1 DATA2 DB 34H,35H,30H,38H,32H;加数 DATA2END EQU $-1 SUM DB 5 DUP(?) DATA ENDS STACK SEGMENT STA DB 20 DUP(?) TOP EQU LENGTH STA STACK ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK,ES:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AX,STACK MOV SS,AX MOV AX,TOP MOV SP,AX

MOV SI,OFFSET DATA1END MOV DI,OFFSET DATA2END CALL ADDA MOV AX,4C00H INT 21H ADDA PROC NEAR MOV DX,SI MOV BP,DI MOV BX,05H AD1: SUB BYTE PTR [SI],30H SUB BYTE PTR [DI],30H DEC SI DEC DI DEC BX JNZ AD1 MOV SI,DX MOV DI,BP MOV CX,05H CLC AD2: MOV AL,[SI] MOV BL,[DI] ADC AL,BL

广工计组实验报告

计算机组成原理实验报告课程名称计算机组成原理实验学院计算机学院专业班级学号学生姓名指导教师 2015年 06 月20 日

计算机学院( 学号：姓名教师评定实验题目基础汇编语言程序设计实验实验一：基础汇编语言程序设计实验一、实验目的：（1）学习和了解TEC-XP+教学实验系统监控命令的用法；（2）学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统；（3）学习简单的TEC-XP+教学实验系统汇编语言程序。二、实验设备与器材： TEC-XP+教学实验系统,仿真终端软件。三、实验内容： 1、学习联机使用TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC; 2、学习使用WINDOWS界面的串口通讯软件； 3、使用监控程序的R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储器内容、E命令修改存储器内容；

4、使用A命令编写一小段汇编程序，U命令反汇编刚输入的程序，用G命令连续运行改程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行的情况。四、实验步骤：一、实验具体操作步骤： 1、准备一台串口工作良好的PC机； 2、将TEC-XP放在实验台上，打开实验箱的盖子，确定电源处于断开状态； 3、将黑色电源线一端接220V交流电源，另一端插在TEC--XP试验箱电源插座上； 4、取出通讯线，将通信线的9芯插头接在试验箱的串口“COM1”或“COM2”上，另一端接到PC机的串口上； 5、将TEC-XP实验系统左下方的6个黑色控制器开关置为001100，，控制开关的功能在开关上、下方有标识；开关拨向上方表示“1”，拨向下方表示“0”，“x”表示任意，其他实验相同； 6、打开电源，船形开关和5v电源指示灯亮。 7、在PC机上运行PCEC16.EXE文件，直接回车。 8、按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键在主机上显示： TEC—2000 CRT MONITOR Version 1.0 April 2001 Computer Architectur Lab,Tsinghua University Programmed by He Jia > 二、实验注意事项：几种常见的工作方式（开关拨到上方表示为1，拨到下方为0）

微机原理实验报告

西安交通大学实验报告课程_ 微机与接口技术第页共页系别__ 生物医学工程_______ __ 实验日期: 年月日专业班级___ __组别___ __ 交报告日期: 年月日姓名__ 学号_ _报告退发 ( 订正、重做 ) 同组人_ 教师审批签字实验一汇编语言程序设计一、实验目的 1、掌握Lab6000p实验教学系统基本操作； 2、掌握8088/8086汇编语言的基本语法结构； 3、熟悉8088/8086汇编语言程序设计基本方法二、实验设备装有emu8086软件的PC机三、实验内容 1、有一个10字节的数组，其值分别是80H，03H，5AH，FFH，97H，64H，BBH，7FH，0FH，D8H。编程并显示结果：如果数组是无符号数，求出最大值，并显示；如果数组是有符号数，求出最大值，并显示。 2、将二进制数500H转换成二－十进制（BCD）码，并显示“500H的BCD是：” 3、将二－十进制码（BCD）7693转换成ASCII码，并显示“BCD码7693的ASCII是：” 4、两个长度均为100的内存块，先将内存块1全部写上88H，再将内存块1的内容移至内存块2。在移动的过程中，显示移动次数1，2 ，3…0AH…64H（16进制－ASCII码并显示子

计组实验报告--部分

2、设计报告 2、1实验方法本实验要完成的工作主要包括： 1、指令系统的设计 2、利用VHDL语言完成实验CPU的设计，包括通用寄存器的设计、取值部分设计、指令译码设计、执行设计、存储器设计、程序包设计和顶层设计设计 3、在Quatus II 平台上进行仿真，并下载到TEC-CA教学实验箱上进行调试。这三大部分为并行关系，只有在完成上一部分的基础上才能继续进行下一步，而第二大部分可以同时并行进行。实验的主要流程图为图2.1所示。图2.1

在指令系统和CPU逻辑设计时，主要的方法是先根据老师给的指令要求，确定CPU所要实现的功能，根据寄存器等的情况划分指令格式，然后根据功能写出指令，根据不同指令的特点将它们分组并确定操作码；接下来设想每条指令的执行过程，需要哪些硬件支持，最后确定整个CPU的逻辑结构图。 2、2总体说明 2.2.1 CPU组成部件实验CPU由5部分组成：取指部分instru_fetch、指令译码部分decoder_unit、执行部分exe_unit、存储器部分memory_unit和通用寄存器组fegile.另外，还有一个程序包exe_cpu_components，将各底层设计实体作为元件存储，供各设计实体使用。顶层设计实体exe_cpu完成5个组成部分的链接。 GR（8位，4个寄存器），ALU（8位），时序节拍发生器timer,AR(8位)，IR（8位），PC(8位)、PC(8位)，RAM(8位)，组合期间T1，T2，T3。逻辑控制器件controller，地址总线（8位），数据总线（8位）。 2、2、2整机原理实验图

图2.2.1 图2.2.2