上海大学_计算机组成原理实验报告8 2011级
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上海大学计算机学院
《计算机组成原理二实验》报告8
姓名：学号：教师：xxx
时间：xxx 地点：xxx 机位：xxx
实验名称：程序转移机制（综合实验）
一、实验目的：
1.学习实现程序转移的硬件机制；
2.掌握堆栈寄存器的使用；
3.深入理解PC寄存器自动加1和打入初值功能对计算机程序的深远影响；
4.掌握代码的分段连续存放技术和实现
二、实验原理：
程序转移：分支和循环总是可以相互替代，所以也常说程序段内的执行流程有顺序和转移两种，而程序段之间的调用也只是把执行流程转移到了另外一个程序段上。
所以，任何复杂的程序流程，在硬件实现机制上只有两种情况：顺序执行和转移。
硬件实现这两种情况的技术很简单：PC寄存器的自动加1功能实现程序顺序执行，PC 寄存器的打入初值功能实现程序转移。
实验箱系统的程序转移硬件机制：当LDCP有效（0）时，PC被打入新值（赋初值），实现程序的转移。
这一刻DBUS上的值就是转移的目标地址（被打入PC），这个地址同转移指令所在地址的关系决定了转移类型。
子程序调用和保护断点：子程序的调用和返回是两次转移，特殊点在于：返回时转移的目标一定是调用时转移的出发点。
为实现这个特点，在调用转移时必须把出发地址（断点）保存起来。
这个“保存”还必须有两个要求：1.不被一般用户所知或改变。
2.返回转移时能方便地找到它。
第一个要求决定了它不能被保存在数据存储区或程序存储区，第二个要求决定了返回指令的目标地址获得方法与其它转移指令完全不同，返回指令的目标地址一定从这个特殊的“保存区”得到，指令本身不需要再带目标地址，而其他转移指令必须自带目标地址。
再考虑到子程序调用的“可嵌套性”，这个“保护区”里的数据应该有“先入后出”特点，这与“货栈”中堆放的货物相似，故称其为“堆栈”。
ST寄存器结构和子程序调用与返回控制信号：实验箱子程序调用和返回的结构由PC电路和ST电路组成。
调用转移时，PC的当前值（断点)经下面的245送上DBUS，进入ST保存；然后给PC打入子程序入口地址（调用指令携带的目标地址）完成转子程序。
返回转移时，返回指令开启ST的输出，并给出PC打入信号（无条件转移），
于是ST 保存的断点经由DBUS 打入PC ，实现子程序返回。
I0
A I1 Z I2 I3 Z I4
~
I7
B
C E
Z
Cy_IN Vcc
JIR3JIR216 ELP
151
PC 打入电路
E CLK E 程序存PCOE
Vcc
CK RST
PCOE-D
A0 B0
~ ~A7 B7
DIR
245DBUS0~7
PC 电路
LDPC P0 Q0~ ~
P7 Q7PE MR CEP CET
A0 B0
~ ~A7 B7
DIR A0~A7储器
6116
DBUS0~7
161245
三、实验内容：
1、用手动方式实现子程序调用转移过程（转子时PC 值11H,子程序入口地址50H ，且放在A 寄存器）。
2、用手动方式实现子程序返回转移过程。
3、编程实现OUT 寄存器交替显示11和55，交替频率为可以清晰辨识，且不小于每秒一次(实验箱的工作频率为：114.8Hz 。
)。
4、修改3的程序，当CY －IN 孔送入1时OUT 寄存器显示FF 并停机。
四、 实验步骤：
一、 用手动方式实现子程序调用转移过程（转子时PC 值11H,子程序入口地址50H ，
且放在A 寄存器）： (1) 接线：ELP,STEN,X2,X1,X0,AEN ，PCOE (2) 打开电源，调整进入手动模式。
(3) 将AEN 置0，在K23~K16打入00010001，STEP ，即将11H 写到A 中。
(4) 将ELP 置0，X2X1X0置为000，STEP ，即将11H 打入PC 单元 。
(5)将STEN 置0，X2X1X0置为100，STEP,即将PC 中11H 打入ST 。
(6)循环(3), (4),将50H 打入PC 。
二、用手动方式实现子程序返回转移过程： 1．将ST 设为允许输出，PC 设为允许写
PCOE STEN X2 X1 X0 1
1
1
1
STEN ELP X2 X1 X0
1 1 0 1 0
2.按下小键盘STEP脉冲键，将ST的值送入到PC寄存器中。
三、编程实现OUT寄存器交替显示11和55，交替频率为可以清晰辨识，且不小于每秒一次(实验箱的工作频率为：114.8Hz。
)：
1．在windows环境运行CP226软件（如双击图标），进入它的主界面
2．在“源程序” 编辑中，打入如下指令：
L1：
MOV A,#11H
OUT
CALL 50H
MOV A,#55H
OUT
CALL 50H
JMP L1
ORG 50H
MOV A,#05H
DELAY：
SUB A,#01H
JZ EXIT
JMP DELAY
EXIT：
RET
END
3.在“汇编”中点击“汇编下载”，然后点击“全速运行”，观察现象。
四、修改3的程序，当CY－IN孔送入1时OUT寄存器显示FF并停机：
1．在windows环境运行CP226软件（如双击图标），进入它的主界面
2．在“源程序” 编辑中，打入如下指令：
L3:MOV A,#11H
OUT
MOV A,#16H
L1:JC L5
SUB A,#01H
JZ L2
JMP L1
L2:JC L5
MOV A,#55H
OUT
MOV A,#16H
L4:SUB A,#01H
JZ L3
JMP L4
L5:MOV A, #FFH
OUT
END
3.在“汇编”中点击“汇编下载”，然后点击“全速运行”，观察现象
4.用导线接JIR2和JIR3至开关处，将它们置0时，观察现象
五、实验现象：
1. 按下小键盘STEP脉冲键，ST寄存器显示11;按下STEP键,IN处灯亮，再按下，PC 寄存器显示11。
2. 按下小键盘STEP脉冲键，PC寄存器显示50。
3. 点击“全速运行”，OUT寄存器循环显示11和55。
4. 点击“全速运行”，OUT寄存器循环显示11和55，当JIR2和JIR3都置0时，OUT 寄存器显示FF，不再循环。
六、体会
通过这次实验，我学习到了实现程序转移的硬件机制，再次实用cp226集成开发环境，有进一步熟悉了其使用方法。
在做第一、二个实验时，由于操作不是非常熟练，于是再多练习熟识其原理后，总算顺利结束。
第三个实验其实比较顺利，汇编也得到了改进。
七、思考题
若要求11和55各显示50次后停机，应该如何修改程序？
ORG 00H
MOV A,#50
L1:
MOV R0,A
MOV A,#11H
OUT
CALL L3
L2:
MOV A,#55H
OUT
CALL L3
MOV A,R0
SUB A,#01
JZ L6
JMP L1
L3:
MOV A,#1000H L4:
SUB A,#01H JZ L5
JMP L4
L5:
RET
L6:
END。
