COP2000实验仪中排序方法探讨

实验项目名称：COP2000实验仪中排序方法探讨 （4学时） 一、实验目的 综合运用所学计算机原理知识，设计微程序实现题目规定的指令。 二、实验内容 任务：COP2000实验仪中排序方法探讨。 排序： 对于存放在R0~R3中的数进行排序，有序的存回R0~R3。 分析： 对待比较两个数采用减法比较大小，然后按照顺序存回。针对排序过程可采用不同排序方法，如：冒泡排序，快速排序等。并可以查看不同排序方法在实验仪器上的效率。 这个实验过程涉及到数大小比较，数据存储，程序跳转控制，这些过程均能在COP2000计算机组成原理实验仪上完成。 在数据结构中，我们学习了对数字排序的不同算法，并详细学习了算法复杂度。但是针对我们使用的计算机不能体会到不同算法在时间上的不同。此次试验能够具体体会算法之间在时间复杂度上的区别。有一定的实验意义。 综上所述：本次试验目标至少做出一种排序方法，并在此基础之上比较各种排序方法的效率。 在本实验" COP2000实验仪中排序方法探讨 "中，主要目的是让学生通过实际操作体验不同排序算法在计算机硬件层面的实现及其效率差异。实验以COP2000计算机组成原理实验仪作为平台，它具备了必要的硬件组件，如寄存器组、运算单元、存储器单元等，能够支持实验所需的各种数据处理和控制流程。 实验内容主要包括对存储在R0到R3寄存器中的四个数进行排序，排序完成后，有序的数将返回原寄存器。实验中可以选择不同的排序算法，如经典的冒泡排序和快速排序。在COP2000实验仪上，可以直观地观察和比较这些排序算法的执行效率。实验过程涉及的关键技术包括数的比较（通过减法操作），数据存储（利用寄存器和存储器），以及程序控制（通过微程序和跳转指令）。 在汇编程序流程中，实验采用冒泡排序作为示例，通过比较相邻寄存器中的数值并根据需要交换它们，实现排序。这个过程会反复进行，直到所有元素都排好序。冒泡排序的基本思想是，每一轮遍历都将当前未排序序列中最大的元素“冒泡”到序列末尾。实验中通过循环和条件判断控制这一过程，循环次数由EM寄存器中的计数器决定，每次循环后计数器减一，直到计数器为零，表示排序完成。 在硬件平台方面，COP2000实验仪提供了多种寻址方式，如累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址和立即数寻址，支持丰富的指令集，包括算术运算、逻辑运算、移位、数据传输、跳转、中断处理和I/O操作。此外，用户还可以通过实验软件自定义指令，增强了实验的灵活性和实践性。 实验过程中，学生将编写微程序来实现排序算法，这涉及到指令流程的设计，例如MOV指令周期流程图展示的那样，包含了取指、译码、执行等基本步骤。通过这样的实验，学生不仅可以深入理解排序算法的工作原理，还能实际感受不同算法在硬件层面的时间复杂度差异，增强对计算机原理的理解。 这个实验是计算机组成原理教学的重要组成部分，它结合了理论知识与实践操作，使学生能够在动手实践中巩固和深化对排序算法和计算机硬件工作原理的认识，提高问题解决能力和工程实践能力。