内容发布更新时间 : 2024/6/28 5:03:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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复杂模型机设计实验

一、 概述

本课程的目的是通过课程设计，使学生对所学习过的计算机组成原理课程内容加以理解和巩固。通过实验使学生掌握计算机由哪些部件所组成，各部件间又是如何进行协调工作的。

本次设计要求利用实验室的TDN-CM++教学实验箱，组建一较为复杂的模型计算机。并验证其能够正常运行。参考实验指导 书上复杂模型机设计的过程，运用其微指令格式，独立设计指令系统。并用该指令系统中的指令编一完成简单运算的程序（有数据输入和输出的）。并进行调试运行。

二、 数据格式及指令系统

1. 数据格式

模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为8位，其格式如下：

D7 符号 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 尾 数 2. 指令格式 模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。 1) 算术逻辑指令

设计9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： D7 D6 D5 D4 OP－CODE D3 D2 rs D1 D0 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 00 01 10 选定的寄存器 R0 R1 R2 9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表 2) 访存指令及转移指令

模型机设计2条访存指令――存数（STA）和取数（LDA），2条转移

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指令――无条件转移（JMP）和结果为零或有进位转移指令（BZC），这4条指令长度为2个字节，其指令格式为： D7 D6 0 0 D5 D4 M D3 D2 OP－CODE 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为偏移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：

寻址模式M 00 01 10 11 有效地址E E＝D E＝（D） E＝（RI）＋D E＝（PC）＋D 说明 直接寻址 间接寻址 RI变址寻址 相对寻址 D1 D0 rd 本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。 3) I/O指令

输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：

D7 D6 D5 D4 OP－CODE D3 D2 addr D1 D0 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“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。 4) 停机指令

指令格式如下： D7 D6 D5 D4 OP－CODE HALT指令用于实现停机操作。

D3 D2 00 D1 D0 00 3. 指令系统

本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条，表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。

表1

助记符号 CLR rd 指令格式 0111 1000 00 rs rd rd 功能 0→rd 如对您有帮助，请购买打赏，谢谢您！ 1001 1010 1011 SBC rs，rd INC rd AND rs，rd COM rd RRC rs，rd RLC rs，rd 00 M 00 rd LDA M, D, rd D 00 M 01 rd STA M, D, rd 00 M 00 rd JMP M, D D 00 M 00 rd D MOV rs，rd ADC rs，rd rs rs rs rs rs rs rs rd rd rd rd rd rd rd rs→rd rs+rd+cy→rd rs-rd-cy→rd rd+1→rd rs∧rd→rd rd→rd rs→rd rs←rd 1100 1101 1110 1111 E→rs rd→E E→PC BZC M, D 当CY＝1或Z＝1， E→PC IN addr, rd OUT addr, rd 0100 01 rd 0101 01 rd 0100 01 rd addr→rd rd→addr 停机 HALT 三、 总体设计