华中科技大学

文华学院

计算机组成原理

课程设计

学 部： 信息科学与技术学部

专 业： 软件工程

班 级： 1班

学 号： 1001070111

姓 名：

指导老师： 袁

一、课设目的 3

二、课设任务 3

三、使用的设备及软件 3

设备 3

软件 3

四、设备连接 4

五、编程题目 4

六、程序流程图 5

七、程序 5

八、对应的微指令 6

九、调试过程 7

十、结果 11

十一、总结 11

一、课设目的

通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：

1、计算机的硬件基本组成；

2、计算机中机器指令的设计；

3、计算机中机器指令的执行过程；

4、微程序控制器的工作原理；

5、微指令的格式设计原理。

6、通过使用软件HKCPT，了解程序编译、加载的过程。

7、通过微单步、单拍调试，理解模型机中的数据流向。

二、课设任务

1、在掌握各模块功能的基础上，构成模型机；

2、熟悉模型机的通路、微指令系统、与汇编指令的关系；

3、使用微机与模型机连接调试的应用程序HKCPT；

4、编辑程序，了解程序编译、加载及运行的过程。

三、使用的设备及软件

设备

此次课设使用HK-CPT-IV型计算机组成原理实验平台，实验平台简介如下：

1．基本功能模块：运算器模块、指令部件模块、堆栈寄存器模块、存储器模块、总线传输模块、微程序模块、启停和时序模块，以及用于调试和观察数据的监控模块。

2．组成结构：采用总线结构。总线分为：内部、外部地址总线，内部、外部数据总线。

3．监控模块：为实验调试和程序设计带来了相当的便利。实验者可以通过监控模块来修改微程序和内存中的程序。

4．操作方式 ： 单机方式——整个系统可单独使用；联机方式——系统可与PC机相连。

软件

此次课设使用的软件为HKCPT，其使用介绍如下：

1．启动HKCPT：第一次启动HKCPT，用户需设置实验平台通讯端口。退出HKCPT时，会自动保存用户最后一次的设置。用户选择“设置——实验平台”菜单项，在弹出的对话框中，选择相应的通讯串口、通讯波特率和延时因子。点击确定按钮，即可使用。

2．程序编写：选择“文件—新文件”菜单项，将新建一个空的编辑窗口。用户在编辑窗口中输入以下程序。输入完毕，选择“文件—另存为”菜单项，把该文件保存为demo.asm。因为编译器支持长文件名，用户也可以把该文件保存在如“我的文档”之类的目录夹中。用户可以直接选择“文件—打开”菜单项打开该文件。

3．程序编译：编译是检查源文件的语法错误，如果源文件没有语法错误，编译器将生成源文件的目标代码，由于是单汇编文件，编译产生的目标代码可以直接加载调试。用户选择“编译——编译当前文件”菜单项，将编译当前活动窗口中的源文件，编译结果的信息显示在输出窗口中。用户可以根据输出窗口中错误信息直接定位到源文件的相应位置。

4．程序运行：加载后，可以运行程序，有三种运行方式：

1　微单步：每执行一条微程序，PC指针加1，微指令向后移动一步，同时结构图中绘出执行步及上一步的数据流向，各个寄存器和控制线状态会相应改变。

2　程序单步：从当前PC指针行执行源文件的一行语句，然后又停止。结构图中显示的寄存器值和控制线都会随之刷新，但不显示数据流。

3　全速运行：全速运行程序，遇到用户断点或按暂停键或执行到halt指令停止。

四、设备连接

实验过程中的设备连接包括3部分的内容：

1．数据总线的连接：

2．各模块的连线：由于实验平台提供了连线板，在实验时，只要将连线板插在指定的地方，这样，各个模块就成功的连接了。

3．与计算机的连线：实验平台提供的连接线将实验平台与计算机相连，这样，计算机通过软件可以和平台相互通讯。

五、编程题目

从1加到10，再带进位右移一位，最后，再加上自已学号的后三位，结果存放到RAM的40H号字节单元中。

六、程序流程图

七、程序

根据程序流程图所示，可以进行代码的编写：

MOV R0,#0A

MOV A,#0

MOV R3,#1

MOV R1,#1

ADD A,R3

MOV R2,A

MOV A,R3

SUB A,R0

JZ 14

MOV A,R3

ADD A,R1

MOV R3,A

MOV A,R2

JMP 08

MOV A,R2

STA 20

RRC A

STA 30

MOV R0,#70

ADD A,R0

STA 40

HALT

八、程序每条指令对应的机器代码和对应的微指令

九、调试过程

1．全速执行：

全速执行可以一次性使所有的代码执行完毕，从而得出最终的结果。此过程一般用于代码准确无误之后的执行，其步骤为：单击菜单“调试”项，选择“全速执行”，最后可以看到最终的结果。在执行的过程中，实验平台上的指示灯不断地闪烁，是由于每一条微指令都对应着不同的指示灯的明暗情况。

2．程序单步：

程序单步用于调试使用，每一次执行一条指令，其步骤为：单击菜单“调试”项，选择“程序单步”，可以看到指令序列上的亮条纹移动了一条指令。在执行的过程中，实验平台上的指示灯不断地闪烁，是由于一条指令对应着多条微指令，每一条微指令都对应着不同的指示灯的明暗情况。

3．微单步：

微单步可以将每一条指令包含的微指令分步执行，其步骤为：单击菜单“调试”项，选择“微单步”，可以从结构图窗口中看到每一条微指令执行的操作。在实验平台上，可以看到指示灯的对应不同微指令的不同明暗变化。

例如：“SUB A,R2”对应的微指令序列为：

1　取指令

2　A->BUS->DR1

3　R2->BUS->DR2

4　ALU->BUS->A

微单步：

十、结果

1．应得结果：

1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55=(00110111)B

移位后得(00011011)B=(1B)H

我学号的末3位为112=(70)H

则结果为(1B)H+(70)H=(8c)H。

2．查看方法：

在“程序代码窗口”范围内单击鼠标右键，选择“读出”项，在相应的内存区间可以看到内存中的结果：在本例中，数据显示在第4行、第1列（第40H号字节单元内存中）。

3．实际结果：

用读出命令，在程序代码窗口中读出结果——8CH，与计算结果一致。

11、总结

总的来说，这个课设的完成确实是让我最有成就感的一件事，对于在一定的时间内完成到这种程度，我也确实感到惊讶，也对自己的成长感到自豪！虽然在这次实验中，我们并没有什么太大的亮点，也没有做出来高级功能的扩展，但是我们还是靠着自己的努力一步步实现了任务目标，靠自己的力量解决一系列难题，这也是一件很让人愉快的事。同时也很感谢老师们一直陪伴我们，给与我们指导与帮助，让我们能更有效率的完成这个实验。

最后也是对这次试验的一个感慨，这次试验确实让我有了很大的提高，不只是知识层面，精神层面也有着飞跃，思考能力，发现错误能力，排错纠错能力，这才是我觉得学到的最宝贵的东西，希望在以后的学习生活中还能再接触到相关的有趣知识，让我能有更大的提高！