兰州大学计算机组成原理实验：程序调试与数据流程分析

"实验101 - 计算机组成原理实验" 本次实验是兰州大学信息科学与工程学院针对2017级计算机基地班学生开展的一次计算机组成原理实验，旨在让学生通过使用LCACPT软件熟悉程序的编译、加载过程，并通过微单步调试理解模型机的数据流向。实验主要涉及以下几个方面： 一、实验目的： 1. 学习使用LCACPT软件进行程序的编译和加载，理解这一过程。 2. 通过微单步和单拍调试，深入理解模型机内部数据的流动路径。 二、实验内容： 实验涉及了模型机的各个核心组成部分，如总线、内存单元、微程序控制单元、寄存器组单元、算术逻辑单元、指令寄存器以及启停单元。实验者需要根据特定的连接表完成硬件模块间的连接。 三、指令系统与微指令表： 实验中使用了一套特定的指令集，包括加法和减法等基本操作。每个指令都对应一个微地址，比如指令5FH（MOVA,#data）的微地址是17H。 四、程序调试： 实验程序包含了一系列操作，如将数值55写入RAM的A位置，将66写入R0，然后执行加法操作（A+R0），结果存回A位置，接着将33写入R1，执行减法操作（A-R1），结果存入A位置的减地址。最后，将A的内容存入RAM的10H位置并停机。 五、实验过程： 实验者需要在LCACPT软件中编译和加载程序，然后通过微单步调试观察变量的变化。在微单步运行过程中，如果遇到问题，可以通过手动控制时序单元的4个节拍来理解和分析程序执行的步骤。 六、实验思考与分析： 实验者需要思考为什么5FH指令的微地址是17H，并编写对应的微程序，记录运行结果。此外，还需详细记录微单步运行过程，手动控制4个节拍并分析数据流，以及判断指令寄存器（IR1或IR2）的使用情况。 这个实验是计算机组成原理学习的重要实践环节，通过实际操作，学生能深入理解计算机硬件和指令执行的底层机制。通过手动控制和观察，学生可以掌握如何跟踪和分析程序在模型机中的执行流程，这对于理解和设计计算机系统具有重要意义。