组成原理实验课程设计-- 具有简单中断处理功能的模型机实验

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1、 1 组成原理与系统结构组成原理与系统结构课程设计报告课程设计报告 课课 题题: 具有简单中断处理功能的模型机实验 评阅意见： 评定成绩： 指导老师签名： 年 月 日 2 目录目录 一、课程设计目的和意义 3 二、设计原理 4 三、复杂模型机的设计与实现 6 1.数据格式 6 2.指令格式 6 3.指令系统 7 四、总体设计 8 1.设计复杂模型机的监控软件 8 2.设计微程序流程图 8 3.转换格式 .10 4.实验接线 . 11 5.写微程序和程序 12 6.运行程序 .14 7.验证 14 五、系统测试及实验截图 15 六、总结 20 七、参考文献 21 3 一、一、课程设计目的和意义课

2、程设计目的和意义 实验目的：实验目的： 1. 了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程。 2. 掌握中断响应、中断处理的流程及实现方法。 3. 定义若干条机器指令，编写相应微程序并具体上机调试。 4. 在构成一台完整模拟机的基础上，控制真实的外围接口芯片，进行基本的 接口实验。 5. 掌握中断原理及其响应流程。 意义：意义： 使学生了解模拟机进行中断处理的流程，熟悉对模拟机的操作，有利于逻辑 思维的锻炼。 是对一学期组成原理实验课程学习的一次总测试，完成本次实验是势在必行，是 对课程的很 好总结。 4 二、二、设计原理设计原理 本实验在实验八的基础上，增加三条指令： 1、开

3、中断指令： 助记符 指令格式 STI 01010000 2、关中断指令： 助记符 指令格式 CLI 01100000 3、中断返回指令： 助记符 指令格式 IRET 01110000 中断处理的过程如下：系统内部设有一个“中断允许”标志位，CLI 指令使 它复位，STI 指令使它置位。另设一个“中断请求”标志位，只有当“中断允许” 为置位态时检测到外部中断脉冲，才将“中断请求”置位，否则“中断请求”为 复位状态。在某些指令执行完正常操作返回之前，进入中断请求测试，如“中断 请求”为复位状态则正常返回。如“中断请求”为置位状态，则将下一条程序的 地址压入堆栈，同时将固定的中断服务程序首地址送入程

4、序计数器，在下一个 CPU 周期进入中断服务程序的执行。 当中断服务程序执行到“IRET”指令时，进行中断返回测试，将堆栈中地 址弹出送入程序计数器，在下一个 CPU 周期进入中断前程序的执行。以上这些 操作均由 EP1K10 实现，有兴趣的读者可查看随机工程文件 total_1.gdf。 与前面实验一样，系统设计的微指令字长共 24 位，其控制位顺序如下： 24 23 2 2 2 1 2 0 1 9 18 1 7 1 6 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 S3 S2 S 1 S 0 M C n W E 1 A 1 B F1 F2 F3 u A 5 u A

5、 4 u A 3 u A 2 u A 1 u A 0 、三个字段的编码方案如表 102： F1 字段 F2 字段 F3 字段 15 14 13 选择 12 11 10 选择 9 8 7 选择 0 0 0 LDRi 0 0 0 RAG 0 0 0 P1 0 0 1 LOA D 0 0 1 ALU-G 0 0 1 AR 0 1 0 LDR2 0 1 0 RCG 0 1 0 P3 5 0 1 1 自定 义 0 1 1 自定义 0 1 1 P5 1 0 0 LDR1 1 0 0 RBG 1 0 0 P2 1 0 1 LAR 1 0 1 PC-G 1 0 1 LPC 1 1 0 LDIR 1 1 0 2

6、99-G 1 1 0 P 4 1 1 1 无操 作 1 1 1 无操作 1 1 1 无操作 表表 102 注：此处注：此处定义定义 P5 为中断请求测试，为中断请求测试，P3 为中断返回测试。为中断返回测试。 系统涉及到的微程序流程见图 10-2（图中各方框内为微指令所执行的操作，（图中各方框内为微指令所执行的操作， 方框外的标号为该条微指令所处的八进制微地址）方框外的标号为该条微指令所处的八进制微地址） 。控制操作为 P4 测试，它以 CA1、CA2 作为测试条件，出现了写机器指令、读机器指令和运行机器指令 3 路分支，占用 3 个固定微地址单元。 （注：注：CA1CA1、CA2CA2 由控制总线的由控制总线的 E4E4、E5E5 给出。给出。 键盘操作方式时由监控程序直接对键盘操作方式时由监控程序直接对 E4E4、 E5E5 赋值， 无需接线。 开关方式时可将赋值， 无需接线。 开关方式时可将 E4E4、 E5E5 接至控制开关接