组成实验指导.doc

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1、目录实验一监控程序与汇编语言程序设计实验1实验二教学机中的关键逻辑线路实验11实验三运算器部件实验21实验四微程序控制器部件实验27实验五内存储器部件实验31实验六硬布线控制器部件实验34实验七串行接口输入输出实验38实验八多级嵌套的中断实验43附录一可编程逻辑器件及其编程实现48一、GAL器件的逻辑设计与编程操作48二、选用MACH器件完成线路实验的方法51三、ispDesignEXPERT软件的使用52附录二TH-UNION教学计算机系统58一、TH-union教学计算机系统系列和总体组成概述58二、TH-union教学计算机的指令系统设计59三、TH-union教学计算机的结构和

2、组成设计61四、教学计算机的硬件实现技术62五、软件模拟实现的教学计算机系统64六、教学计算机在教学过程中的作用66实验一监控程序与汇编语言程序设计实验一、实验目的1、了解教学计算机的指令格式、指令编码、选择的寻址方式和每一条指令的具体功能，这些是学习指令系统设计必须掌握的知识，对进一步学习运算器组成和控制器设计有直接关系。作为指令系统的实例，教学计算机的指令系统有比较好的完整性和典型性。2、了解汇编语言的语句与机器语言的指令之间的对应关系，了解伪指令在汇编过程中的作用，学习用汇编语言设计程序的过程和方法。对于已经学习过PC机的汇编语言程序设计的学生，完成本项实验简便易学，主要精力应集

3、中到熟悉教学计算机的指令系统方面，对于尚未学习过汇编语言程序设计的学生，本项实验可以补上欠缺的一个教学环节，对学习本课程的后续内容至关重要。3、在完成前两项实验目的基础上，可以适当地读一下监控程序的源码，从中提出一些可用的子程序并使用在自己设计的程序中，此法既加深了对监控程序的功能和实现思路的了解，也提升了自己设计汇编程序的实际能力，同时还可以帮助理解PC机用户程序中使用操作系统提供的系统调用功能的问题。4、可以适当地读一下监控程序中实现汇编处理功能和反汇编处理功能模块的源码，了解汇编处理和反汇编处理实现的思路，进一步增强自己对汇编语言的语句与机器指令之间的对应关系、伪指令功能在汇编器

4、中的处理方案等方面的理解深度，可有意识地提高自己设计的汇编程序的质量。二、实验环境、设备与必要技术说明计算机组成原理课程不是一门单纯的硬件课程，适当地兼顾到一部分软件知识，安排一点汇编语言程序设计和监控程序（计算机操作系统的雏形）实现思路的内容是必要的。该教学实验正是为此目的而设置的。该实验既可以在硬件教学计算机系统上进行，也可以在软件模拟实现的“软的”教学计算机系统上进行。一台计算机系统的汇编语言是与这台计算机的硬件实现密切相关的。通常情况下，每一个基本汇编语句与计算机的一条机器指令相对应，用户使用汇编语言设计程序，设计出的程序要经过一个叫做汇编器的系统程序“翻译”成机器指令的二进制

5、代码之后，才能在计算机上加以执行。为了支持汇编语言程序设计，在教学计算机系统中，实现了一个交叉汇编程序，该程序是用PC机的指令系统设计并在PC机上运行，其功能是对由教学机的汇编语句组成的程序（是用PC机的编辑程序建立并保存在PC机的磁盘中）执行汇编，产生教学机的指令代码程序，当把得到的教学机的指令代码程序下载到教学机的内存中之后，就可以在硬件实现的教学机上运行这个程序。这个操作过程有点麻烦，但它可以充分地利用PC机系统的丰富资源和强大的处理能力（与教学计算机相对比），对于设计较长的汇编程序是必要的。当然也可用软件模拟的教学计算机直接模拟运行经过交叉汇编得到的教学机的指令代码程序。在教学

6、计算机系统中，还实现了一个增强型的监控程序，它在保留原监控程序已有功能的基础上，增加了一个很小的行编辑处理功能的模块和一个执行汇编处理功能的模块，这样就可以在监控程序执行的过程中，直接完成建立汇编语言源程序，执行汇编操作并运行该程序的连续的操作步骤，而不必经过较为麻烦的交叉汇编的操作过程。这种处理方案的不足之处也是明显的，受到教学计算机内存空间较小的限制，建立和运行的程序的规模不能太大，但一百多行汇编语句的数量级应该没有问题，这对于完成一些基本的教学实验项目应该已经够用。对于交叉汇编程序和在监控程序中直接实现的汇编处理模块，都支持对教学机全部基本指令的汇编操作，也很容易加进对扩展指令的

7、实现汇编的处理功能。二者都实现了对常用的最基本汇编伪指令的处理功能，使教学计算机的汇编语言程序设计很接近市场上流行的计算机系统中的汇编语言程序设计的实际情况。在教学计算机系统中，还实现了另外一个增强型的监控程序，它在保留原监控程序已有功能的基础上，增加了一个完成对高级语言BASIC解释执行的程序模块（要求教学机已经实现全部的扩张指令），在教学计算机上就可以直接设计和运行高级语言的程序，实现了对浮点数据的运算，支持对多种数学函数运算，支持真正意义