《计算机组成原理》指令扩展实验设计性实验报告 - 图文

华北科技学院计算机学院设计性实验

实 验 报 告

课程名称 计算机组成原理 实验学期 2011 至 2012 学年 第 二 学期 学生所在院部 基础部 年级 2009 专业班级 计算B092 学生姓名 xx 学号 200909014xxxx 任课教师 席振元 实验成绩

计算机学院制

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《计算机组成原理》课程设计性实验报告

开课实验室：计算机组成原理实验室 2012 年 5 月 日 实验题目 一、实验目的 指令扩展实验 深入了解教学计算机微程序控制器的组成和设计技术，包括Am2910器件的功能与具体用法，教学计算机的总体组成和部件之间的连接方法，总之应该深入理解控制器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。 二、设备与环境 TEC-XP+教学机，微机一台，装有Windows XP、ISPLEVER、ispVM System等软件。 三、实验内容 在现有的基本指令系统上，扩展2条指令。 四、实验步骤 1、 扩展的2条指令的格式及功能 指令1： 格式：ADTW DR 功能：DR增2 选址方式：寄存器直接选址 操作码编码：10100001（A1） 微程序步数： 微程序入口地址：81 指令2： 格式：SWRM DR，[SR] 功能：DR与 [SR] 的值互换 选址方式：寄存器间接选址 操作码编码：11101001（E9） 微程序步数： 微程序入口地址：8A 2、 指令所对应的微程序 序指令 号 1 ADTW DR 2 入口下CI3-0 MVR 地址 址 SCC3-0 I2-0 81 00 E0 4,3 30 30 4,3 00 00 00 30 E0 E0 E0 30 4,3 4,4 1,7 0,2 I8-6 I5-3 3,0 3,0 0,0 1,0 3,0 1,0 B口 SST DC2 A口 SSHSCI DC1 8,0 1,1 0,0 8,0 1,1 0,0 8,0 0,8 8,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 3,0 0,0 0,1 SWRM DR，[SR] 8A

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3、ABEL语言源程序编辑以及JED文件生成 m256c.abl源程序修改过程（10步）: 1）ADTW = (IR=[1,0,1,0,0,0,0,1]); SWRM = (IR=[1,1,1,0,1,0,0,1]);//指令定义 2）MA81 =(Y=[1,0,0,0,0,0,0,1]); MA82=(Y=[1,0,0,0,0,0,1,0]); MA8A=(Y=[1,0,0,0,1,0,1,0]); MA8B=(Y=[1,0,0,0,1,0,1,1]); MA8C=(Y=[1,0,0,0,1,1,0,0]); MA8D=(Y=[1,0,0,0,1,1,0,1]);///微指令地址定义 3）//入口地址定义：指令1：81 指令2：8A D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 = !C_M&(!_MAP&(ADTW#SUB#OR#CMP#MVRR#DEC#SHR#JR#PSHF#PUSH#POP#POPF #STRR#LDRR#LDPC#MVRD#CALA#RET)#NXTADDR0&!_PL)&!Bit8; = !C_M&(!_MAP&( SWRM#AND#OR#TEST#MVRR#SHL#SHR#IN_#OUT#POP#POPF#LDRR #LDPC#JMPA#CALA#RET) #NXTADDR1&!_PL)&!Bit8; = !C_M&(!_MAP&( ADD#SUB#AND#OR#INC#DEC#SHL#SHR#PSHF#PUSH#POP #POPF#MVRD#JMPA#CALA) #NXTADDR2&!_PL)&!Bit8; = !C_M&(!_MAP&( SWRM#XOR_#CMP#TEST#MVRR#INC#DEC#SHR#SHL#STRR#LDRR #LDPC#MVRD#JMPA#CALA)#NXTADDR3&!_PL)&!Bit8; = !C_M&(!_MAP&(JRC#JRNC#JRZ#JRNZ#JR#IN_#OUT#PSHF#PUSH#POP#POPF #STRR#LDRR#LDPC#MVRD#JMPA#CALA)#NXTADDR4&!_PL)&!Bit8; = !C_M&(!_MAP&(RET)#NXTADDR5&!_PL)&!Bit8; = !C_M&(!_MAP&(0)#NXTADDR6&!_PL)&!Bit8; = !C_M&(!_MAP&( SWRM# ADTW)#NXTADDR7&!_PL)&!Bit8; 4）//下地址定义：MA81:00 MA82:30 MA8A:00 MA8B:00 MA8C:00 MA8D:30 NXTADDR5 := !C_M&(MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D #MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA13#MA14#MA16#MA18#MA1A #MA1C #MA1E#MA22#MA24#MA30#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55 #MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA63#MA66#MA68#MA69#MA6A#MA82#MA8D) &!Bit8; := !C_M&(MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D #MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA16#MA17#MA1 #MA1A#MA1C#MA1D#MA22#MA24#MA30#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53 #MA54#MA55#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA5C#MA5E#MA60#MA63 #MA66#MA69#MA6A#MA82#MA8D)&!Bit8; NXTADDR4 5）//条件转移字的定义:MA81:E0 MA82:30 MA8A:E0 MA8B:E0 MA8C:E0 MA8D:30 CI3 := !C_M&(MA00#MA01#MA02#MA19#MA1B#MA89#MA1F#MA20#MA21#MA23 #MA89#MA81#MA8A#MA8B#MA8C)&NRST&!Bit8; CI2 := !C_M&(MA00#MA01#MA02#MA19#MA1B#MA89#MA1F#MA20#MA21 #MA23#MA81#MA8A#MA8B#MA8C)&NRST&!Bit8; CI1 := !C_M&1&NRST&!Bit8; CI0 := !C_M&(MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D #MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA16#MA17#MA18 #MA1A#MA1C#MA1D#MA1E#MA22#MA24#MA30#MA31#MA82#MA8D)&NRST&!Bit8; 6）//MVR定义：MA81:4 MA82:4 MA8A:4 MA8B:4 MA8C:1 MA8D:0

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!_MIO00:=!(MA00#MA01#MA03#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B #MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA15#MA17#MA19#MA1B#MA89#MA1D#MA1E #MA21#MA23#MA30#MA31#MA81#MA82#MA8A#MA8B); REQ00 := (MA13#MA14); _WE00 :=(MA02#MA14#MA18#MA1C#MA20#MA24#MA8C); 7）//I2-0定义：MA81:3 MA82:3 MA8A:3 MA8B:4 MA8C:7 MA8D:2 I200 :=(MA0B#MA11#MA12#MA14#MA1A#MA1B#MA89#MA1C#MA20#MA24#MA30#MA8B#MA8C); I100 := (MA01#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA12#MA13#MA14#MA15#MA17#MA19 #MA1C#MA1D #MA1E#MA1F#MA20#MA21#MA22#MA23#MA24#MA30 #MA31#MA81#MA82#MA8A#MA8C#MA8D); !I000 :=!(MA00#MA01#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0C#MA0D#MA0E #MA0F#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA17#MA19#MA1C#MA1D#MA1E#MA1F #MA20#MA21#MA23#MA24#MA30#MA31#MA81#MA82#MA8A#MA8C); //I8-6定义：MA81:3 MA82:3 MA8A:0 MA8B:1 MA8C:3 MA8D:1 I800 := (MA0E#MA0F); I700 :=(MA00#MA01#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E#MA11 #MA14#MA15#MA17#MA1C#MA1D#MA1E#MA1F#MA21#MA22#MA23#MA24 #MA31#MA81#MA82#MA8C); !I600 :=!(MA00#MA02#MA03#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C #MA0D#MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA16#MA18#MA19 #MA1A#MA1B#MA89#MA1C#MA21#MA24#MA81#MA82#MA8B#MA8C#MA8D); //I5-3定义：MA81:0 MA82:0 MA8A:0 MA8B:0 MA8C:0 MA8D:0 I500 :=(MA06#MA08#MA0A); I400 :=(MA07#MA08); I300 :=(MA00#MA05#MA07#MA09#MA0D#MA15#MA21); 8）//B口A口定义 :MA81 :8,0 MA82 :8,0 MA8A :8,0 MA8B :0,8 MA8C :8,0 MA8D :0,0 B30 = (MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E #MA0F#MA19#MA1C#MA81#MA82#MA8A#MA8C); B300 :=B30&IR7; B20 = (MA00#MA01#MA11#MA15#MA17#MA1D#MA1E#MA1F#MA21#MA22#MA23 #MA24#MA31); B200 :=(!B30&B20 # B30&IR6); B10 = 0; B100 :=(!B30&B10 # B30&IR5); B00 = (MA00#MA01#MA11#MA1D#MA1E#MA1F#MA22#MA24#MA31); B000 :=(!B30&B00 # B30&IR4); A30 = (MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA1A#MA1B#MA89#MA8B); A300 :=(A30&IR3); A20 = (MA00#MA01#MA11#MA17#MA1D#MA1E#MA1F#MA22#MA23#MA31); A200 :=(!A30&A20 # A30&IR2); A10 = 0; A100 :=(!A30&A10 # A30&IR1); A00 = (MA00#MA01#MA11#MA1D#MA1E#MA1F#MA22#MA31); A000 :=(!A30&A00 # A30&IR0); 9）//SST SSHSCI定义：MA81 :1,1 MA82 :1,1

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MA8A :0,0 MA8B :0,0 MA8C :0,0 MA8D :0,0 SST200:=(MA0E#MA0F); SST100:=(MA0E#MA18); SST000:=(MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0C#MA0D#MA0F#MA81#MA82); SSH00 :=(0); SCI100:=(0); SCI000:=(MA00#MA01#MA05#MA09#MA0C#MA17#MA1D#MA1E#MA1F#MA23#MA31#MA81#MA82); 10）//DC2 DC1定义：MA81:0,0 MA82:0,0 MA8A:0,0 MA8B:3,0 MA8C:0,0 MA8D:0,1 DC2_200:=(MA00); DC2_100:=(MA00#MA01#MA12#MA15#MA17#MA19#MA1B#MA89#MA1D#MA1E#MA1F#MA21 #MA23#MA31#MA8B); DC2_000:=(MA00#MA01#MA02#MA12#MA15#MA17#MA19#MA1B#MA89#MA1D#MA1E#MA1F #MA21#MA23#MA31#MA8B); DC1_200:= (MA01#MA31); DC1_100:= (MA01#MA11#MA12#MA16#MA30#MA31); DC1_000:= (MA13#MA16#MA1A#MA22#MA30#MA8D); 生成JED文件的整个操作过程: 可以按照以下步骤创建一个新的工程项目，首先运行ISPLEVER软件，并启动工程项目引导器（ISPLEVER Project Nevigator）。 (1) 文件菜单中，单击新工程项目（New Project）命令； 在ISPLEVER中一个工程项目就是一个设计，每一个工程项目对应一个独立的的目录，它包含所有的源文件、中间的数据文件和结果文件。 对于新启动的工程项目引导器，位于左边的源文件(Sources in Project)窗口中一般仍保存有前一次工程项目文件，在执行（1）步骤前，使用文件菜单中关闭工程项目（Close Project）命令将其清除掉。 (2) 在新创建的工程项目对话框中，选择或新建新的工程项目的保存目录，输入工程项目文件名（*.syn）或使用默认的工程项目名untitled.syn。从ABEL、VHDL、Verilog HDL 、EDIF四种工程项目类型（Project type）中选择一种，本文所给例子使用ABEL-HDL描述语言，所以选择ABEL类型，如图1所示。最后单击“保存”按钮，返回到图2工程项目引导器窗口。 图1 创建新工程项目对话框 （3）双击图2中的器件图标，出现器件选择(Device Selector)对话框，通过下拉菜单在Family 和 Device两个选项中选择你所使用的器件，其它选项在选好Family 和 Device两个选项后会自动配置，不需选择。我们用的是Lattice LC4256V 器件，因此，Family选项选ispMACH 4000，Device选项选LC4256V。 第 4 页

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器件图标 源文件窗口 当前源文件进程窗口，显示在源文件窗口被选中文件所能进行的所有操作。 图2 工程项目引导器 ２、导入一个已有的源文件 （1）在Source菜单中，单击Import命令。出现Import File对话框，双击对话框中的shiyan1.abl文件，则该源文件出现在工程项目引导器源文件窗口中，如图3所示。 图3 选择已有的或建立新的源文件 也可使用Source菜单中的New命令，创建一个新的源文件。 （2）双击图3所示的MACH文本文件图标，出现文本编辑器（Text Editor），可在文本编辑器中对源文件进行编辑。操作过程和屏幕显示内容从略。 ３、编译 选择图3所示的MACH文本文件（shiyan1.abl）图标，则在图3右侧当前源文件进程窗口中显示所选择的源文件可进行的处理工作，双击Compile Logic任务项，即对源文件shiyan1.abl进行编译。如有语法错误，可根据错误提示进入文本编辑器执行修改操作。如编译通过，系统会在Compile Logic

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任务项前以红色的“√”标记。 4、 器件引脚分配 在源文件shiyan1.abl中直接对引脚进行了定义既可。 5、 生成JEDEC编程文件 （1）在图3左侧源文件窗口中点击器件图标，在右侧窗口中双击JEDEC File任务项。 （2）完成后以红色的“√”标记。若有警告信息，则以红色的“!”标记，警告信息一般并不影响JEDEC文件的使用。 4、MACH编程 启动Lattice Semiconductor公司的ispVM System软件，弹出主界面。 （1） 接好教学计算机上在线MACH编程电缆，打开教学计算机电源。 （2） 通过主界面的SCAN按钮找到在线编程器件，如图4所示。 图4 找到在线编程器件 （3） 双击图4中所找到的编程器件LC4256V，窗口显示如图5所示，通过Browse按钮选择已编译好的JED文件（shiyan1.jed），单击OK。 图5 在线编程操作 （4） 重新回到主界面，点击GO（CTRL+G）命令进行编程。编程成功后，关闭编程窗口。 五、编程验证及结果分析 指令1： >A 2000 2000: MVRD R1,3

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2002: >E 2002 2002 0000:A110 >A2003 2003: RET 2004: >G2000 R0=0000 R1=0005 R2=0000 R3=FFFF SP=2780 PC=2000 R6=0000 R7=FFFF R8=0002 R9=FFFF R10=0000 R11=FFFF R12=0000 R13=FFFF R14=2612 R15=FFFF F=11111111 指令2： >A2000 2000: MVRD R1,21 2002: MVRD R0,2050 2004: >E2050 2050 0006:6 >E2004 2004 0808:E910 >A2005 2005: RET 2006: >G2000 R0=2050 R1=0006 R2=0000 R3=F7FF SP=2780 PC=2000 R6=0000 R7=F7FF R8=0000 R9=FFFF R10=0000 R11=DFFF R12=0000 R13=FFFF R14=2612 R15=FFFF F=11111111 六、总结与体会

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评定项目 基本部件原理清楚 微指令设计合理 微程序功能正A B C D 评定项目 操作熟练 A B C D 解析完整 文字流畅 教师评价确 验证程序运行正确 报告规范 其他： 评价教师签名： 年 月 日

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2cd5.html