机器号___________________

计算机组成原理

实验报告

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指导教师：

总成绩：

分步成绩：

出勤：

实验表现

实验报告：

实验五 模型机与机器指令执行实验

一 实验目的

1 实验目的

(1) 掌握控制器的工作原理

(2) 掌握由控制器、运算器、存储器、组成的模型机的工作原理

(3) 通过运行各种简单程序，掌握机器指令和微指令的关系

2 实验要求

(1) 做好实验预习和准备工作，掌握本次实验所用指令系统功能

(2) 将实验用汇编语言源文件编译成机器语言的目标文件

(3) 完成规定的实验内容

(4) 故障分析与排除

(5) 实验结束时完成实验报告，并将报告提交服务器。

二 实验原理

模型机的逻辑框图如图所示。其指令系统和微指令系统可参看资料。在本实验中，模型机作为一个整体工作。所有微程序的控制信号由微程序存储器uM输出。而各寄存器，运算器的控制端口与uM联接。

三 实验内容

在实验前，先用8芯电缆连接J1和J2，控制方式开关拨到“微程序控制”方向。将计算机串口与实验仪串口相连，启动COP2000软件，并用快捷图标“设置”功能打开设置窗口，选择实验仪连接的串行口，然后再按“连接COP2000实验仪”按钮接通到实验仪。

实验1 数据传送/输入输出实验

1. 在COP2000软件中的源程序窗口输入下列程序：

MOV A，#12H

MOV A，R0

MOV A，@R0

MOV A, 01H

IN

OUT

END

2 将程序另存为EX1.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗口会显示出程序地址，机器码，反汇编指令。

3 执行“单微指令运行”功能，观察执行每条指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作，其跟踪结果写人下表。

汇 编 指 令

程序地址

机器码

指令说明

微程序

PC

uPC

运行时寄存器或存储器的值

MOV A，#12H

00

01

7C

12

将立即数12装入寄存器A

C7FFF7

CBFFFF

01

02

7C

7D

A=12H

MOV A, R0

02

70

寄存器值R0装入寄存器A

FFF7F7

CBFFFF

03

70

71

A=00H

MOV A, @R0

03

74

寄存器R0间址内容装入寄存器A

FF77FF

D7BFF7

CBFFFF

04

74

75

76

MAR=00H

A=7C

MOV A, 01H

04

05

78

01

存储器01单元内容装入寄存器A

C77FFF

D7BFF7

CBFFFF

05

06

78

79

7A

MAR=01H

A=12H

IN

06

C0

端口IN输入装入寄存器A

FFFF17

CBFFFF

07

C0

C1

IN=00H

A=00H

OUT

07

C4

累加器A输出OUT端口

FFDF9F

CBFFFF

08

C4

C5

OUT=00H

实验2 数据运算实验

1 在COP2000软件中的源程序窗口输入下列程序：

ADDC A, R1

SUB A, @R0

AND A,#55H

OR A,02H

END

2 将程序另存为EX2.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗口会显示出程序地址，机器码，反汇编指令。

3 执行“单微指令运行”功能，观察执行每条指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作，其跟踪结果写人下表。

汇编指令

程序地址

机器码

指令说明

微程序

PC

uPC

运行时寄存器或存储器的值

ADDC A, R1

00

21

累加器A加寄存器R1，带进位

FFF7EF

FFFE94

CBFFFF

01

20

21

22

W=00H

A=00H

SUB A, @R1

01

35

累加器A减寄存器R1间址的存储器值

FF77FF

D7BFEF

FFFE91

CBFFFF

02

34

35

36

37

MAR=00H

W=21H

A=BEH

AND A, #55H

02

03

5C

55

累加器A逻辑与立即数55H

C7FFEF

FFFE93

CBFFFF

03

04

5C

5D

5E

W=55H

A=14H

OR A, 02H

04

05

68

02

累加器A逻辑或存储器02单元的内容

C77FFF

D7BFEF

FFFE92

CBFFFF

05

06

68

69

6A

6B

MAR=02H

W=5CH

A=5CH

实验3 转移实验

1 在COP2000软件中的源程序窗口输入下列程序：

MOV A,#01

LOOP：

SUB A，#01

JC LOOP

JZ LOOP

JMP 0

CPL A

END

2 将程序另存为EX4.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗口会显示出程序地址，机器码，反汇编指令。

3 执行“单微指令运行”功能，观察执行每条指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作，其跟踪结果写人下表。

汇编指令

程序地址

机器码

指令说明

微程序

PC

uPC

运行时寄存器或存储器的值

MOV A,#01

00

01

7C

01

立即数01H装入累加器A

C7FFF7

CBFFFF

01

02

7C

7D

A=01H

SUB A,#01

02

03

3C

01

累加器A减01H

C7FFEF

FFFE91

CBFFFF

03

04

3C

3D

3E

W=01H

A=FFH

JC LOOP

04

05

A0

02

有进位，跳转02地址

C6FFFF

CBFFFF

05

02

A0

A1

EM=3CH

PC=02H

JZ LOOP

06

07

A4

02

A=0，跳转02地址

C6FFFF

CBFFFF

07

08

A4

A5

EM=02H

JMP 0

08

09

AC

00

无条件跳转至程序起始

C6FFFF

CBFFFF

09

00

AC

AD

EM=00H

PC=00H

四、实验体会及建议

实验遇到的问题及解决办法；

实验内容是否合适：(内容多，适中，内容少)；

对本次实验的建议，以及以后实验内容安排的建议等。

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