《计算机组成原理》课程设计---复杂模型机的组成与程序运行

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1、 1 计算机组成原理计算机组成原理 课程设计课程设计报告报告 题目题目: :复杂模型机的组成与程序运行 姓姓 名名 学学 号号 班班 级级 指导教师指导教师 日日 期期 2012.07.5 2 1 1 任务描述任务描述 设计题目名称:复杂模型机的组成与程序运行 要求:综合运用所学计算机组成原理知识，设计并实现较为完整的计算机 2 2 设计设备设计设备 PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套 3 3 设计原理设计原理和方法和方法 3.1 数据格式 模拟机采用定点补码表示法表示数据，字长 8 位，8 位全用来表示数据。 3.2 指令设计 模拟机设计三大类指令共十五条，其中包括运算类指令，控制转移

2、类指令，数据传送类指令。运算类 指令包含三种运算，算术运算、逻辑运算和移位运算、设计有6 条运算指令，分别为；ADD、AND、INC、 SUB、 OR、 RR， 所有运算类指令都为单字节， 寻址方式采用寄存器直接寻址， 控制转移类指令有三条 HLT、 JMP、BZC，用以控制程序的分支和转移，其中 HLT 为单字节指令，JMP 和 BZC 为双字节指令。数据传 送类指令有 IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA 共六条，用以完成寄存器和寄存器、寄存器和 I/O、寄存 器好人存储器之间的数据交换，除 MOV 指令为单字节指令外，其余均为双字节指令。 3.3 指令格式 所有单字节指令（ADD

3、、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT 和 MOV）格式如下： 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 或或 RD 选定的寄存器选定的寄存器 00 01 10 11 R0 R1 R2 R3 IN和OUT的指令格式为： 7 6 5 4 （1） 32 （1） 10 （1） 7-0 （2） OP-CODE RS RD P 其中括号中的 1 表示指令的第一字节， 2 表示指令的第二字节， OP-CODE 为操作码， RS 为源寄存器， RD 为目的寄存器，P 为 I/O 端口号，占用一个字节。 系统设计五种数据寻址方式， 即立即、 直接、 间接、

4、变址和相对寻址， LDI 指令为立即寻址，LAD、 STA、JMP 和 BZC 指令均具备直接、间接、变址和相对寻址能力。 LDI 的指令格式如下，第一字节同前一样，第二字节为立即数： 7 6 5 4 （1） 32 （1） 10 （1） 7-0 （2） OP-CODE RS RD data LAD、STA、JMP 和 BZC 指令格式如下： 7 6 5 4 （1） 32 （1） 10 （1） 7-0 （2） 7 6 5 4 32 10 OP-CODE RS RD 3 OP-CODE M RD D 其中 M 为寻址模式，具体见表如下，以 R2 作为变址寄存器 RI。 寻址模式M 有效地址E 说明 00 01 10 11 E=D E=(D) E=(RI)+D E=(PC)+D 直接寻址 间接寻址 RI编制寻址 相对寻址 3.4 指令系统 本模型机共有 有基本指令，下面列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能