复杂模型机设计之冒泡排序.doc

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1、 课程设计任务书课程名称：计算机组成原理设计题目：（共3个课题，最多2人一组，每组任选一题）1.简单模型机的设计(累加和)；2.复杂模型机的设计之一（求最大值）；3.复杂模型机的设计之二（原码四位乘法）。已知技术参数和设计要求：内容和技术参数：利用所学过的理论知识，特别是微程序设计的思想，写出要设计的指令系统的微程序。设计环境为TDNCM计算机组成原理教学实验系统，微机，虚拟软件。将所设计的微程序在此环境中进行调试，并给出测试思路和具体程序段。最后撰写出符合要求的课程设计说明书、完成答辩。1. 简单模型机的设计(累加和)设在内存地址20h处开始存放着数组1、3、5、7、9、.。请编写机器指令及

2、程序、微指令，完成数组求和，并依次输出结果。2. 复杂模型机的设计之一（求最大值）设在内存地址20h处开始存放着数组66、33、88、.、00。请编写机器指令及程序、微指令，完成数组最大值的查找。只输出最后结果，要有停机指令。3. 复杂模型机的设计之二（原码四位乘法）要求完成两个4位二进制无符号数的相乘。请编写机器指令及程序、微指令。只输出最后乘积，要有停机指令。以上数据字长为8位。指令字长为8的整数倍。微指令字长为24位。具体要求：1、确定设计目标确定所设计计算机的功能和用途。2、确定指令系统确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。确定相对应指令所包含的

3、微操作。3、总体结构与数据通路总体结构设计包括确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。在此基础上，就可以拟出各种信息传输路径，以及实现这些传输所需要的微命令。综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求，设计合理的数据通路结构，确定采用何种方案的内总线及外总线。数据通路不同，执行指令所需要的操作就不同，计算机的结构也就不一样。4、设计指令执行流程数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需考虑哪些微操作可以安排在同一条微指令中，哪些微操作不能安排在同一条微指令中。5、确定微程序地址根据后续微地址的形成方法，确定每个微程序地址及分支

4、转移地址。6、微指令代码化根据微指令格式，将微程序流程中的所有微指令代码化，转化成相应的二进制代码写入到控制存储器中的相应单元中。7、组装、调试在总调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有各功能模块工作正常后，才能保证整机的正常运行。当所有功能模块都调试正常后，进入总调试。连接所有模块，用单步微指令方式执行机器指令的微程序流程图，当全部微程序流程图检查完后，若运行结果正确，则在内存中装入一段机器指令，进行其他的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证。课程设计说明书要求：课程设计说明书按学校统一格式撰写和装订。课程设计报告要求打印,其中的数据通路框图、微程序流程图、实验接线图用VISIO等

5、工具软件绘制或用铅笔工工整整绘制。（1）封面（包括：题目、所在系、班级、学号、指导教师及时间等项，可到教务处网页上下载）（2）任务书（3）鉴定表（4）目录目录要层次清晰，要给出标题及页次，目录的最后一项是无序号的“参考文献”。（5）正文正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求计算正确，论述清楚，文字简练通顺，插图清晰，书写整洁。文中图、表及公式应规范地绘制和书写。正文是实践设计报告的主体，具体由以下几部分组成：1）课程设计题目；2）课程设计使用的实验设备；3）课程设计步骤（包括确定所设计计算机的功能和用途、指令系统、总体结构与数据通路、设计指令执行流程、确定微程序地址、微指令代码化、组装、调试。

6、）4）课程设计总结（包括自己的收获与体会；遇到的问题和解决的方法等）；（5）附录附录1：数据通路图附录2：微程序流程图附录3：实验接线图附录4：实验程序及微程序附录5：参考文献（资料）(格式规范参照长沙学院毕业设计(论文)撰写规范)设计工作量：(1)作品：设计的最终作品包括硬件和软件两个部分，要求能够演示并达到设计指标的要求。每个学生（或小组）在作品完成后，要经指导教师检查，同意拆除后方可拆卸。(2)论文：严格按上述课程设计说明书的要求撰写和装订。每个学生一份。成绩评定标准：课程设计的成绩分为：优秀：、良好、中等、及格、不及格五个等级。优秀：自行完成复杂模型机的设计之三（冒泡排序）或复杂模型机

7、的设计之四（补码四位乘法），指令系统完备有更新扩充。调试成功。文档规范齐全。良好：完成复杂模型机的设计之一（求最大值）或者复杂模型机的设计之二（原码四位乘法）中的一个题目，指令系统指令种类丰富有一定的更新。调试成功。文档规范齐全。中等：完成简单模型机的设计(累加和)，在老师指导下对指令系统有更新。调试成功。文档规范齐全。及格：完成简单模型机的设计(累加和)。调试成功。文档规范齐全。不及格：没有课程设计报告，无故缺勤，不能完成调试者不及格。工作计划：时间：15、16周讲授：4课时答疑及设计：16课时上机调试：16课时答辩：4课时指导教师签名：日期：2012年12月17日教研室主任签名： 日期：系

8、主任签名： 日期：19长沙学院课程设计鉴定表姓名xxx学号xxxxx专业计算机科学与技术班级x班设计题目复杂模型机设计之冒泡排序指导教师指导教师意见：评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期： 系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；目录第1章 选题背景11.1课题选择11.2设计要求1第2章 软硬件设计22.1软硬件环境22.2设计原理22.2.1数据格式22.2.2指令设计22.2.3指令格式22.2.4指令系统42.3硬件连接设计52.3.1复杂模型机数据通路框

9、图设计52.3.2指令译码设计52.3.3寄存器译码设计62.3.4微指令格式62.4 指令设计82.4.1微程序流程图设计82.4.2指令设计9第3章 运行与调试133.1模拟器测试133.1.1模拟器测试133.1.2调试结果133.2TD-CMA实机测试153.2.1联机测试153.2.2操作步骤153.2.3运行结果17设计总结18参考文献19第1章 选题背景1.1课题选择通过一个学期的计算机组成原理课程的学习，学到了许多计算机的理论知识。CPU由运算器（ALU）、微程序控制器（MC）、通用寄存器（R0）、指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成。通过写入相应的微

10、指令后，就具备了执行机器指令的功能。运算器（ALU）处理加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作。微程序控制器（MC）把机器操作信号编译成微指令，通过读取微指令产生机器所需要的各种操作控制信号。通用寄存器（R0）可用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。指令寄存器（IR）用来保存当前正在执行的一条指令。程序计数器（PC）是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方，保证程序能够连续地执行。地址寄存器（AR）用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。为了能综合运用所学的知识，设计并实现一个较为完整的计算机模型，我在老师给定的所有选题中，通过预先

11、查找资料，最终选择了冒泡排序这个题目。在这个课程设计中将会用到IN、AND、INC、LDI、LAD、JMP、BZC等相关指令，运用复杂模型机来编写机器指令及程序、微指令，预先于E0H为首地址的数组中存入要参与排序的数据，通过取址指令找到地址，把地址中的数据依次取出，进行比较，再通过各指令的相互配合执行，以完成数组的排序，并按照顺序输出结果。此次课程设计目的主要是为了进行复杂模型机的设计，我选择的课题是编写机器指令及程序、微指令，完成数组的冒泡排序。1.2设计要求此次课题的目的是设计一台模型计算机，进一步建立整机的概念。借助于TDN-CM+的内部可编程资源，运算器单元，控制存储器，微命令寄存器，

12、地址转移逻辑，微地址寄存器，控制时序信号单元，寄存器组，总线，I/O单元等，用微程序的方式设计一台的模型计算机。设计包括模型计算机组成的设计，指令系统的设计，并用设计好的指令系统完成一个冒泡排序的程序。第2章 软硬件设计2.1软硬件环境PC机一台，TD-CMA实验系统一套，复杂模型机模拟器。2.2设计原理此次课程设计为复杂模型机设计，设计复杂模型机将会涉及到数据格式，指令设计，指令格式，指令系统等相关内容。CPU由运算器（ALU）、微程序控制器（MC）、通用寄存器（R0）、指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成。通过写入相应的微指令后，就具备了执行机器指令的功能。运算器

13、（ALU）处理加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作。微程序控制器（MC）把机器操作信号编译成微指令，通过读取微指令产生机器所需要的各种操作控制信号。通用寄存器（R0）可用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。指令寄存器（IR）用来保存当前正在执行的一条指令。程序计数器（PC）是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方，保证程序能够连续地执行。地址寄存器（AR）用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。指令有微控制命令组成，可以通过微地址找到。通过更改下地址把微程序串联起来。通过把微程序封装组合成一条可拓展的微指令。2.2.1数据格式模型

14、机规定采用定点补码表示法表示数据，字长为8位，8位全用来表示数据（最高位不表示符号），数值表示范围是：0X127。2.2.2指令设计模型机设计三大类指令共十五条，其中包括运算类指令、控制转移类指令，数据传送类指令。运算类指令包含三种运算，算术运算、逻辑运算和移位运算，设计有6条运算类指令，分别为：ADD、AND、INC、SUB、OR、RR，所有运算类指令都为单字节，寻址方式采用寄存器直接寻址。控制转移类指令有三条HLT、JMP、BZC，用以控制程序的分支和转移，其中HLT为单字节指令，JMP和BZC为双字节指令。数据传送类指令有IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA共6条，用以完成寄存器

15、和寄存器、寄存器和I/O、寄存器和存储器之间的数据交换，除MOV指令为单字节指令外，其余均为双字节指令。2.2.3指令格式所有单字节指令（ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT和MOV）格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODERSRD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00011011R0R1R2R3IN和OUT的指令格式为：7 6 5 4（1）3 2（1）1 0（1）7-0（2）OP-CODERSRDP其中括号中的1表示指令的第一字节，2表示指令的第二字节，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器

16、，P为I/O端口号，占用一个字节，系统的I/O地址译码原理见图2.2.3（在地址总线单元）。图2.2.3 I/O地址译码原理图由于用的是地址总线的高两位进行译码，I/O地址空间被分为四个区，如表2.2.3.1所示：表2.2.3.1 I/O地址空间分配A7 A6选定地址空间00IOY000-3F01IOY140-7F10IOY280-BF11IOY3C0-FF系统设计五种数据寻址方式，即立即、直接、间接、变址和相对寻址，LDI指令为立即寻址，LAD、STA、JMP和BZC指令均具备直接、间接、变址和相对寻址能力。LDI的指令格式如下，第一字节同前一样，第二字节为立即数。7 6 5 4（1）3 2

17、（1）1 0（1）7-0（2）OP-CODERSRDdataLAD、STA、JMP和BZC指令格式如下。7 6 5 4（1）3 2（1）1 0（1）7-0（2）OP-CODEMRDD其中M为寻址模式，具体见表2.2.3.2，以R2做为变址寄存器RI。表2.2.3.2 寻址方式寻址模式M有效地址E说明00011011E = DE =（D）E =（RI）+ DE =（PC）+ D直接寻址间接寻址RI变址寻址相对寻址2.2.4指令系统本模型机共有15条基本指令，表2.2.4列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。表2.2.4 指令描述2.3硬件连接设计2.3.1复杂模型机数据通路框图设计本模型机的

18、数据通路框图如图2.3.1所示。图2.3.1 数据通路框图2.3.2指令译码设计前面的实验相比，复杂模型机实验指令多，寻址方式多，只用一种测试已不能满足设计要求，为此指令译码电路需要重新设计。如图2.3.2所示在IR单元的INS_DEC中实现。图2.3.2 指令译码原理图计算公式如下：SE0= PT4I2I6I7+I4I6+I4I7+T4PI4SE1= PT4I3I6I7+I5I6+I5I7+T4PI5SE2= I6PT4 SE3= I7PT4SE4= PT4(FZ+FC)2.3.3寄存器译码设计本实验中要用到四个通用寄存器R3R0，而对寄存器的选择是通过指令的低四位，为此还得设计一个寄存器译

19、码电路，在IR单元的REG_DEC（GAL16V8）中实现，如图2.3.3所示。图2.3.3 寄存器译码原理图2.3.4微指令格式根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址，如图2.3.4所示。按照系统建议的微指令格式，见表2.3.4.1，参照微指令流程图，可将每条微指令代码化，译成二进制代码表（见表2.3.4.2），并将二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件。表2.3.4.1 微指令格式图2.3.4 A、B、C指令字段表2.3.4.2 二进制代码表地址十六进制表示高五位S3-S0A字段B字段C 字段UA5-UA00000 00 010000000000000000000000

20、010100 6D 430000000001101101010000110310 70 700001000001110000011100000400 24 050000000000100110000001010504 B2 010000010010110010000000010810 60 090001000001100000000010010918 30 010001100000110000000000010A10 60 100001000001100000000100000B00 00 010000000000000000000000010C10 30 010001000000110000

21、000000010D20 06 010010000000000011000000010E00 53 410000000001010011010000010F00 00 CB0000000000000000110010111028 04 010010100000000100000000011206 B2 010000011010110010000000011300 24 140000000000100110000101001405 B2 010000010110110010000000011506 32 010000011000110010000101101610 60 110001000001

22、100000000100011710 30 010001000000110000000000011B00 53 410000000001010011010000011C10 10 1D0001000000010000000111011D10 60 8C0001000001100000100011002810 10 290001000000010000001010012900 28 2A0000000000101000001010102A04 E2 2B0000010011100010001010112B04 92 8C0000010010010010100011003000 16 040000

23、000000010110000001003200 6D 480000000001101101010010003300 6D 4A0000000001101101010010103400 34 010000000000110100000000013500 00 350000000000000000001101013700 16 120000000000010110000100103800 16 130000000000010110000100113900 66 100000000001100110000100003B00 16 150000000000000000000000013C00 6D

24、5C0000000001101101010111003E00 6D 680000000001101101011010002.4 指令设计2.4.1微程序流程图设计根据题目要求，设计出如下微程序流程图（图2.4.1）：图2.4.1 微程序流程图2.4.2指令设计根据如下指令，在模型机上实现以下运算。首先，从IN单元输入一组数据，对输入的数据进行冒泡排序，采用变址寻址的方式来操作数据，最后将排好序的数组进行输出。汇编程序：IN R0;输入长度STA R0,F1H;保存长度 到 F1HLAD R2,F1H;从F1H处 取出数据送到 R2STARTIN IN R0;输入数据STA R0,E0;采用变址

25、寻址方式 保存数据 基地址为E0DEC R2;寄存器R2自减BZC LOOP;跳到LOOPJMP STARTIN;LAD R3,F1H ;从F1H 处获得值送到 R3START00MOV R3,R2;将R3 中的数据送到R2LAD R1,E0;变址寻址方式 取值送到R1STA R1-F2; 最大值送到F2START01LAD R1,E0;取值LAD R0,F2;获取最大值SUB R1,R0 ;R0-R1送到R0BZC CHANG ;(有进位产生说明 F2中的值需要更换) BACKDEC R2;R2自减BZC LOOP1 (有进位说明 循环完毕)JMP START01LOOP1DEC R3;R3

26、自减BZC LOOPOUT (有进位说明 循环结束)JMP START00LOOPOUTLAD R2,F1LAD R0,E0OUT R0DEC R2BZC ENDJMP LOOPOUTENDHTL;CHANGSTA R2,F3 ;保存 大值出现的位置MOV R3,R2;移动R3到R2LAD R0,E0;从变址寻址方式以E0为基地址处取值到R0STA R1,F2;将大值 存入 比较位STA R1,E0;将大值 存入 小值 的地址LAD R2,F3 ;获取大值出现的位置STA R0,E0;将小值存入 大值 的地址 JMP BACK;机器指令$P 00 20 ;In R0$P 01 00 ;$P 0

27、2 D0 ;STA R0-F1H 保存 数组长度$P 03 F1 ;$P 04 C2 ;LAD F1H-R2初始化输入数据的循环$P 05 F1 ;$P 06 20 ;In R0$P 07 00 ;$P 08 D8 ;STA R0-E0+(R2)H R0中的数据保存到E0+(R2)H$P 09 E0 ;$P 0A B2 ;DEC R2-1-R2$P 0B F0 ;BZC$P 0C 0F ;$P 0D E0 ;JMP$P 0E 06 ;$P 0F 72 ;INC R2+1-R2 清零$P 10 C3 ;LAD F1H-R3$P 11 F1 ;$P 12 4E ;START00MOV R3-R2$

28、P 13 C9 ;LAD E0+(R2)H-R1$P 14 E0 ;$P 15 D1 ;STA R1-F2 (每次循环开始时候，默认获取的第一个值最大)$P 16 F2 ; $P 17 C9 ;START01：LAD E0+(R2)H-R1$P 18 E0 ;$P 19 C0 ;LAD F2-R0$P 1A F2 ;$P 1B 84 ;SUB R0-R1-R0$P 1C F0 ;BZC (有进位产生说明 F2中的值需要更换)$P 1D C0 ;交换程序入口地址$P 1E B2 ;R2-1-R2$P 1F F0 ;BZC (有进位说明 循环完毕)$P 20 23 ;跳到 清零$P 21 E0 ;

29、JMP$P 22 17 ;START01$P 23 72 ;清零 INC R2+1-R2 $P 24 B3 ;R3-1-R3$P 25 F0 ;BZC (有进位说明 循环结束)$P 26 29 ;$P 27 E0 ;JMP$P 28 12 ;START00$P 29 C2;LAD F1-R2$P 2A F1;$P 2B C8;LAD E0+R2-R0$P 2C E0;$P 2D 30;OUT R0$P 2E 00;OUT R0$P 2F B2;R2-1-R2;$P 30 F0;BZC 判断溢出$P 31 34;$P 32 E0;JMP$P 33 2B;$P 34 50; ;数据交换程序 R1

30、存大的值 R0 存小的值$P C0 D2 ;STA R2-F3 保存 大值出现的位置$P C1 F3 ;$P C2 4E ;MOV R3-R2$P C3 C8 ;LAD E0+R2-R0 取出小值$P C4 E0 ;$P C5 D1 ;STA R1-F2 将大值 存入 比较位$P C6 F2 ;$P C7 D9 ;STA R1-E0+(R2) 将大值 存入 小值 的地址$P C8 E0 ;$P C9 C2 ;LAD F3-R2 获取大值出现的位置$P CA F3 ;$P CB D8 ;STA R0-E0+(R2) 将小值存入 大值 的地址 $P CC E0 ;$P CD E0 ;JMP$P C

31、E 1E ;返回$M 00 000001$M 01 006D43$M 03 107070$M 0C 103001;LAD$M 0D 200601;STA$M 0E 005341;JMP$M 0F 0000CB;BZC$M 0B 000001$M 1B 005341$M 30 001604;ADD$M 04 002405$M 05 04B201$M 32 006D48;IN$M 08 106009$M 09 183001$M 33 006D4A;OUT$M 0A 106010$M 10 280401$M 34 003401;MOV$M 35 000035;HTL$M 37 001612;INC$

32、M 12 06B201$M 38 001613;SUB$M 13 002414$M 14 05B201$M 3B 001615;DEC$M 15 063201;$M 3C 006D5C;直接寻址$M 1C 10101D$M 1D 10608C$M 3E 006D68;变址寻址$M 28 101029$M 29 00282A$M 2A 04E22B$M 2B 04928C第3章 运行与调试3.1模拟器测试3.1.1模拟器测试运行程序调试软件，如图（图3.1.1）图3.1.1 程序调试软件选择调试软件的“【文件】【打开】”，载入已完成的微程序，点击 “CM”运行程序，查看是否与自己编写的程序运行步

33、骤一样，若微指令出现错误，则可双击微指令部分进行指令修改，再重新加载，运行，直到程序修改成功。3.1.2调试结果图3.1.2.1输入数组长度图3.1.2.2输入数据图3.1.2.3数据大小对比图3.1.2.4输出结果3.2TD-CMA实机测试3.2.1联机测试通过PC联机进入实验后，选择联机软件的“【转储】【装载】”功能，在打开文件对话框中选择上面所保存的文件，软件自动将机器程序和微程序写入指定单元。按程序功能设计，为IN单元输入一个需比较的个数值放入寄存器中，通过LDI取值OF，将寄存器中数与OF相与，确定需进行比较的数个数，BZC判断为0则结束，不为O则继续执行，依次从20H为首地址的数组

34、中取得数据相比较、跳转、循环，最终求得最大值，通过OUT输出。观察程序运行路径，查看是否与自己所写程序步骤运行一致，选择“修改”及联机软件的“【转储】【刷新指令区】”以读出下位机所有的机器指令和微指令，并在指令区显示，对照文件检查微程序和机器程序是否正确，如果还不正确，则可能是写入操作失败或指令出错，可重新写入，也可通过联机软件单独修改某个单元的指令，以修改微指令为例，先用鼠标左键单击指令区的微存TAB按钮，然后再单击需修改单元的数据，此时该单元变为编辑框，输入6位数据并回车，编辑框消失，并以红色显示写入的数据。3.2.2操作步骤1. 按下图（图3.2.2）连接实验线路，仔细检查接线后打开实验

35、箱电源。图3.2.2 电路框图2. 写入实验程序，并进行校验，分两种方式，手动写入和联机写入。1) 手动写入和校验(1) 手动写入微程序 将时序与操作台单元的开关KK1置为停止档，KK3置为编程档，KK4置为控存档，KK5置为置数档。 使用CON单元的SD05SD00给出微地址，IN单元给出低8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN单元的数据写到该单元的低8位。 将时序与操作台单元的开关KK5置为加1档。 IN单元给出中8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN单元的数据写到该单元的中8位。IN单元给出高8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST

36、，将IN单元的数据写到该单元的高8位。 重复、四步，将表5-3-5的微代码写入2816芯片中。(2) 手动校验微程序 将时序与操作台单元的开关KK1置为停止档，KK3置为校验档，KK4置为控存档，KK5置为置数档。 使用CON单元的SD05SD00给出微地址，连续两次按动时序与操作台的开关ST，MC单元的指数据指示灯 M7M0显示该单元的低8位。 将时序与操作台单元的开关KK5置为加1档。 连续两次按动时序与操作台的开关ST，MC单元的指数据指示灯 M15M8显示该单元的中8位，MC单元的指数据指示灯 M23M16显示该单元的高8位。 重复、四步，完成对微代码的校验。如果校验出微代码写入错误，

37、重新写入、校验，直至确认微指令的输入无误为止。手动写入机器程序 将时序与操作台单元的开关KK1置为停止档，KK3置为编程档，KK4置为主存档，KK5置为置数档。 使用CON单元的SD7SD0给出地址，IN单元给出该单元应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN单元的数据写到该存储器单元。 将时序与操作台单元的开关KK5置为加1档。 IN单元给出下一地址（地址自动加1）应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN单元的数据写到该单元中。然后地址会又自加1，只需在IN单元输入后续地址的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，即可完成对该单元的写入。 亦可重复、两步，将所

38、有机器指令写入主存芯片中。手动校验机器程序 将时序与操作台单元的开关KK1置为停止档，KK3置为校验档，KK4置为主存档，KK5置为置数档。 使用CON单元的SD7SD0给出地址，连续两次按动时序与操作台的开关ST，CPU内总线的指数据指示灯 D7D0显示该单元的数据。 将时序与操作台单元的开关KK5置为加1档。 连续两次按动时序与操作台的开关ST，地址自动加1，CPU内总线的指数据指示灯 D7D0显示该单元的数据。此后每两次按动时序与操作台的开关ST，地址自动加1，CPU内总线的指数据指示灯 D7D0显示该单元的数据，继续进行该操作，直至完成校验，如发现错误，则返回写入，然后校验，直至确认输

39、入的所有指令准确无误。 亦可重复、两步，完成对指令码的校验。如果校验出指令码写入错误，重新写入、校验，直至确认指令的输入无误为止。2) 联机写入和校验联机软件提供了微程序和机器程序下载功能，以代替手动读写微程序和机器程序，但是微程序和机器程序得以指定的格式写入到以TXT为后缀的文件中，本次实验程序如下，程序中分号；为注释符，分号后面的内容在下载时将被忽略掉。3. 运行程序方法一：本机运行将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为运行档，按动CON单元的总清按钮CLR，将使程序计数器PC、地址寄存器AR和微程序地址为00H，程序可以从头开始运行，暂存器A、B，指令寄存器IR和OUT单元也会被清零

40、。将时序与操作台单元的开关KK2置为单步档，每按动一次ST按钮，即可单步运行一条微指令，对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致。每运行完一条微指令，观测一次数据总线和地址总线，对照数据通路图，分析总线上的数据是否正确。当模型机执行完OUT指令后，检查OUT单元显示的数是否正确，按下CON单元的总清按钮CLR，改变IN单元的值，再次执行机器程序，从OUT单元显示的数判别程序执行是否正确。方法二：联机运行进入软件界面，选择菜单命令“【实验】【复杂模型机】”，打复杂模型机实验数据通路图，选择相应的功能命令，即可联机运行、监控、调试程序。按动CON单元的总清按钮CLR，然后通过软件运行程序，

41、当模型机执行完OUT指令后，检查OUT单元显示的数是否正确。在数据通路图和微程序流中观测指令的执行过程，并观测软件中地址总线、数据总线以及微指令显示和下位机是否一致。3.2.3运行结果联机测试成功，程序如所写步骤顺利运行，结果如下图3.2.3.1录入数据图3.2.3.2最大结果输出图3.2.3.3输出中间结果图3.2.3.4输出最小结果设计总结两周的课程设计已经结束，我对于计算机组成原理方面的知识掌握的更加牢固了，这两周的时间不仅让我巩固了计算机组成原理的理论知识，更加强了我的动手能力。回顾这两周的时候，我通过自己动手设计程序，发现了自己在计算机知识结构上的全面，之前学习的的知识大多是一知半解

42、，并没有完全的领会。使得我在设计程序过程中也遇到了不少的问题，但是这些问题经过我一次次的思考，一遍遍的测试终于成功的解决问题完成了实验，通过排错测试我更加牢固的记住理论知识，让理论知识在实践中得到了发挥。设计初期阶段，由于没能很好的理解硬件环境的，导致设计思想与方案走上了弯路，在老师的指导下我找到了正确的方向，正确的掌握了各指令的格式、用法后，与同学一起初步探讨了设计思想，最终完成了设计方案。在指令设计阶段，进行的很顺利，由于初期阶段已经形成了设计文档，编写微程序的思路十分清晰因此进度很快。在测试与调试阶段遇到了一个小问题，由于在设计微程序流程的时候，硬件连接的考虑不足，导致了输出结果无法在实验箱