上海大學計算機組成原理實驗報告11

上海大學計算機組成原理實驗報告11

上海大學_計算機組成原理實驗報告8 2011級

上海大學計算機學院 《計算機組成原理二實驗》報告8 姓名：學號： 教師：xxx 時間：xxx 地點：xxx機位：xxx

實驗名稱：程序轉移機制(綜合實驗)

一、實驗目的：

1. 2. 3. 4.

學習實現程序轉移的硬件機制； 掌握堆棧寄存器的使用；

深入理解PC寄存器自動加1和打入初值功能對計算機程序的深遠影響； 掌握代碼的分段連續存放技術和實現

二、實驗原理：

程序轉移：分支和循環總是可以相互替代，所以也常說程序段內的執行流程有順序和轉移兩種，而程序段之間的調用也只是把執行流程轉移到了另外一個程序段上。所以，任何復雜的程序流程，在硬件實現機制上只有兩種情況：順序執行和轉移。硬件實現這兩種情況的技術很簡單：PC寄存器的自動加1功能實現程序順序執行，PC寄存器的打入初值功能實現程序轉移。

實驗箱系統的程序轉移硬件機制：當LDCP有效(0)時，PC被打入新值(賦初值)，實現程序的轉移。這一刻DBUS上的值就是轉移的目標地址(被打入PC)，這個地址同轉移指令所在地址的關系決定了轉移類型。

子程序調用和保護斷點：子程序的調用和返回是兩次轉移，特殊點在于：返回時轉移的目標一定是調用時轉移的出發點。為實現這個特點，在調用轉移時必須把出發地址(斷點)保存起來。這個“保存”還必須有兩個要求：1.不被一般用戶所知或改變。2.返回轉移時能方便地找到它。第一個要求決定了它不能被保存在數據存儲區或程序存儲區，第二個要求決定了返回指令的目標地址獲得方法與其它轉移指令完全不同，返回指令的目標地址一定從這個特殊的“保存區”得到，指令本身不需要再帶目標地址，而其他轉移指令必須自帶目標地址。再考慮到子程序調用的“可嵌套性”，這個“保護區”里的數據應該有“先入后出”特點，這與“貨棧”中堆放的貨物相似，故稱其為“堆?！薄?/p>

ST寄存器結構和子程序調用與返回控制信號：實驗箱子程序調用和返回的結構由PC電路和ST電路組成。調用轉移時，PC的當前值(斷點)經下面的245送上DBUS，進入ST保存；然后給PC打入子程序入口地址(調用指令攜帶的目標地址)完成轉子程序。返回轉移時，返回指令開啟ST的輸出，并給出PC打入信號(無條件轉移)，

于是ST保存的斷點經由DBUS打入PC，實現子程序返回。

三、實驗內容：

1、用手動方式實現子程序調用轉移過程(轉子時PC值11H,子程序入口地址50H，且放在A寄存器)。

2、用手動方式實現子程序返回轉移過程。

3、編程實現OUT寄存器交替顯示11和55，交替頻率為可以清晰辨識，且不小于每秒一次(實驗箱的工作頻率為：114.8Hz。)。

4、修改3的程序，當CY－IN孔送入1時OUT寄存器顯示FF并停機。

四、 實驗步驟：

一、 用手動方式實現子程序調用轉移過程(轉子時PC值11H,子程序入口地址50H，

且放在A寄存器)： (1) 接線：ELP,STEN,X2,X1,X0,AEN，PCOE (2) 打開電源，調整進入手動模式。

(3) 將AEN置0，在K23~K16打STEP，即將11H寫到A中。

(4) 將ELP置0，X2X1X0置為000，STEP，即將11H打入PC單元 。 (5)將STEN置0，X2X1X0置為100，STEP,即將PC中11H打入ST。 (6)循環(3), (4),將50H打入PC。 二、用手動方式實現子程序返回轉移過程： 1．將ST設為允許輸出，PC設為允許寫

三、編程實現OUT寄存器交替顯示11和55，交替頻率為可以清晰辨識，且不小于每秒一次(實驗箱的工作頻率為：114.8Hz。)：

1．在windows環境運行CP226軟件(如雙擊圖標)，進入它的主界面 2．在 “源程序” 編輯中，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 JZEXIT JMP DELAY EXIT： RET END

3.在“匯編”中點擊“匯編下載”，然后點擊“全速運行”，觀察現象。 四、修改3的程序，當CY－IN孔送入1時OUT寄存器顯示FF并停機： 1．在windows環境運行CP226軟件(如雙擊圖標)，進入它的主界面 2．在 “源程序” 編輯中，打入如下指令： L3:MOV A,#11H OUT

MOV A,#16H L1:JC L5SUB 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

總結

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