计算机组成原理课程设计--复杂模型机设计实验

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1、计算机组成原理课程设计计算机组成原理课程设计 实实 验验 报报 告告 院系：院系：计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 专业专业: 计算机网络技术计算机网络技术 1002 班班 复杂模型机设计实验复杂模型机设计实验 一一 实验目的实验目的 综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机 二二 实验类型实验类型 设计型实验 三三 实验原理及内容实验原理及内容 1.1.数据格式数据格式 模型机规定数据采用定点整数补码表示，字长为 8 位，其格式如下 7 6 5 4 3 2 1 0 符号 尾数 其中，第 7 位为符号位，数值的表示范围是：-27X27-1。 2.指令格式指令格式 模型机设

2、计四大类指令共 16 条，其中包括算术逻辑指令、I/0 指令、访问及 转移指令和停机指令。 1）算术逻辑指令算术逻辑指令 设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE RS RD 其中，OP-CODE 为操作码，RS 为源寄存器，RD 为目的寄存器，并规定： RS 或 RD 选定的寄 存器 00 01 10 R0 R1 R2 九条算术逻辑指令的助记符、功能和具体格式见表 8-1 1. 访问指令及转移指令访问指令及转移指令 模型机设计两条访问指令，即存数（STA） 、取数（LDA） ，两条颛臾指令，即无条件转 移（J

3、MP） 、结果为零或有进位转移（BZC） ，指令格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 00 M OP-CODE RD D 其中，OP-CODE 为操作码，rd 为目的寄存器地址（LDA、STA 指令使用） 。D 为位 移量（正负均可） ，M 为寻址模式，其定义如下： 本模式机规定变址寄存器 RI 指定为寄存器 R2。 2. I/O 指令指令 输入（1N）和输入（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE addr RD 其中，addr=01 时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10 时， 选中“INPUT D

4、EVICE”中的数码块作为输入设备。 3. 停机指令停机指令 停机指令格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE 00 00 MALT 指令，用于实现停机操作。 表 8-1 算术逻辑指令的助记符、功能和具体格式 助记符 指令格式 功能 CLD RD MOV RS，RD ADCRS，RD SBC RS，RD INC RD AND RS，RD COM RD RRC RS，RD RLC RS，RD 0111 00 RD 1000 RS RD 1001 RS RD 1010 RS RD 1011 RD 1100 RD 1101 RD 1110 RS RD 1111 RS RD 0RD

5、RSRD RS+RD+CYRD RS-RD-CYRD RD+1RD RSRDRD RDRD RS 循环节 CY 右移后R RS 循环节 CY 右移后RD LDAM，D，RD STAM，D，RD JMPM，D BZC M，D 00 M 00 RD D 00 M 01 RD D 00 M 10 RD D 00 M 11 RD D （E）RD RD（E） EPC 当 CY=1 或 Z=1 EPC IN addr，RD 0101 01 RD （addr）RD OUT addr，RD 0101 10 RD RD（addr） HALT 0110 00 00 停机 2）指令系统指令系统 本模型机共有 16

6、条基本指令，其中算术逻辑指令七条，移位指令两条，访问内存指令 和程序控制指令四条，输入/输出指令两条，其他指令一条。表 8-1 列出了各条指令的格式、 助记符和功能。 3）总体设计总体设计 本模型机的数据通路框图如图 8-1 所示。根据机器指令系统要求，设计微程序流程图 确定微地址，如图 8-2 所示. 图 8-2 数据通路框图 按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代 码表，并将二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件，见表 8-2。 表 8-2 微指令代码定义表 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15-13 12-10 9-7 6 5 4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 A B C A5 A4 A3 A2 A1 A0 A 字段 B 字段 C 字段 15 14 13