江苏大学
计算机组成原理课程设计报告
专业名称：网络工程
班级学号：3130610031
学生姓名：张杰
指导教师：胡广亮
设计时间：2013年6月24日—2013年7月2日
第一天：熟悉微程序的设计和调试方法
一、设计目标
1、掌握微程序的设计方法
2、熟悉利用调试软件运行、调试微程序的方法
二、操作提示
1、连接实验设备
注意：请在断电状态下连接调试电缆。
2、下载FPGA配置数据
从课程网站下载CPU.sof等文件，使用Quartus II Programmer 软件将CPU.sof下载到FPGA。
3、输入微程序
利用调试软件将微程序写入控存，微程序如下。
取指令微程序
取源操作数为立即数的微程序
取目的操作数为寄存器寻址的微程序
MOV指令的微程序（目的数寄存器寻址）
4、输入调机程序
今天的将调机程序就是一条指令：“MOV #0001H, R1”。首先将指令翻译成机器码，根据指令的编码规则，该指令的编码是：0761 0001。然后利用调试软件将指令码写入主存，地址从主存的0030H开始。
5、调试微程序。
利用调试软件“Step”按钮控制微指令单步执行，执行结果如图2.3所示
2.3 例2.1 MOV指令的单步运行跟踪数据
6、分析微程序的执行结果，一般方法如下：
首先分析微程序执行流程是否正确，根据前面指令微流程的设计，理论上该指令微程序的执行顺序应该是001→002→003→004→00B→00F→016→006→018→007→031→02D→02E→000，通过调试软件的执行结果图2.3可以看出，该指令微程序的微指令次序是正确的。
如果执行的微指令次序不正确，那就要分析原因，检查BM和NC设置是否正确、检查uAR 的各个输入信号的值是否正确，如IR、NA等。
然后分析指令的运行结果。理论上本条测试指令执行完后，R1的值应该是0001。通过
调试软件的执行结果图2.3可以看出，指令执行结果是正确的。如果结果不对，就需要进一
步分析每一条微指令。分析的方法是针对微指令的每一条微命令，查看相应微操作前后相关
模块的数据变化是否与指令微流程一致。下面举个例子说明如何分析每条微指令的。
图2.3的微地址为000B（uAR＝000B）的控存单元所对应的内容为2008000F，即微指
令为2008000F，所代表的微操作是：PCoe，ARce，即PC的内容送IB、IB的内容送AR，
理论上的正确结果应该是IB=0031，AR=0031；通过图2.3的000B单元微指令的执行结果可
以看出，IB 的数据由上一条微指令的结果0000→0031, AR 的数据由上一条微指令的结果0030→0031，说明本条微指令执行结果是正确。
从上面的分析可以看出，要想检查运行结果是否正确，关键是要清楚理论上正确的结果是什么。这就要求实验者对指令的微程序流程非常清楚，从而达到了理解计算机内部信息流
动过程、掌握计算机工作原理的目的。所以实验者应重视实验数据的分析工作，否则就失去
了实验的意义。
1、测试内容：立即数寻址、寄存器寻址
测试指令（或程序）：MOV #0001H, R1
机器码：
运行结果：
第二天取操作数微程序的设计和调试一、设计目标
设计并调试取操作数的微程序。
二、取操作数微流程
取目的操作数流程：
三、测试程序、数据及运行结果
格式如下：
1、测试内容：间接寻址、寄存器寻址
测试指令（或程序）：MOF （0048）R1
机器码：
运行结果：
四、设计中遇到的问题及解决办法
在设计过程中开始对调试程序的运行不熟悉，不是很了解了此程序的运行。在操作过程中，粗心导致了输入机器码的错误，或者是所在位置错误，重新输入解决了此问题。我详细地了解了它的整个过程和对于每一步的分析和验证，对微程序设计有了更深入的了解。
第三天双操作数指令的微程序设计与调试
一、设计目标
设计并调试运算指令的微程序。
二、双操作数指令微程序入口地址
三、双操作数指令执行微程序
四、测试程序、数据及运行结果
1、测试内容：立即寻址，直接寻址，间接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址
测试程序：MOV（0048H）R1
TEST 0048H R1
AND #0078H （R0）
ADD R1 R0
机器码：
运行结果：
五、设计中遇到的问题及解决办法
调试双操作数指令执行微程序，先要写出双操作数指令执行微程序的微地址，微命令，然后写微程序，最后上机调试，判断是否正确，检查微程序运行结果是否正确是一项稍繁琐的事情，需要检查每步的寄存器、标志位、总线上的地址和数据。但经过几天的熟悉，我们已慢慢熟悉掌握。
第四天单操作数运算和移位指令的微程序设计与调试
一、设计目标
完成单操作数运算指令INC、DEC、NOT和7条移位指令微程序的设计。
二、单操作数运算和移位指令微程序入口地址
三、单操作数运算和移位指令微程序的设计
四、测试程序、数据及运行结果
1.测试内容：间接寻址
测试程序：SHL （0010）H
机器码：
运行结果：
微指令的执行次序为：001—>002—>003—>006—01B—>01F—>022—>023—>024—>025—>026—>007—>62—>02F，参照取指令、取操作数和SHL指令执行微流程分析，所执行的微指令的次序是正确的。
2.测试内容：相对寻址
测试程序：DEC (0001)
机器码：
运行结果及分析：
第五天子程序调用、堆栈和转移指令微程序设计与调试
一、设计目标
完成CALL、RET、PUSH、POP和9条转移指令的微程序的设计。
二、PUSH、POP、CALL、RET指令微程序的设计
