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文档简介
1、复杂模型机设计实验一、 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、 实验设备TDNCM计算机组成原理教学实验系统。三、 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：D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0符号尾 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7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 D3 D2D1 D0OPCODErsrd其中，OPCODE为操作码，rs为源寄存器
2、，rd为目的寄存器，并规定：rs或rd选定的寄存器000110R0R1R27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 D6D5 D4D3 D2D1 D00 0MOPCODErdD其中，OPCODE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有效地址E说明00011011EDE（D）E（RI）DE（PC）D直接寻址间接寻址RI变址寻址
3、相对寻址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 D3 D2D1 D0OPCODEaddrrd其中，addr01时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr10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 D3 D2D1 D0OPCODE0000HALT指令用于实现停机操作。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
4、了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。表1助记符号指令格式功能CLR rdMOV rs，rdADC rs，rdSBC rs，rdINC rdAND rs，rdCOM rdRRC rs，rdRLC rs，rd011100rd1000rsrd1001rsrd1010rsrd1011rd1100rsrd1101rd1110rsrd1111rsrd0rdrsrdrs+rd+cyrdrs-rd-cyrdrd+1rdrsrdrdrdrsrdrsrdLDA M, D, rdSTA M, D, rdJMP M, DBZC M, D00M00rdD00M01rd00M00rdD00M00rdDErsrdEEPC
5、当CY1或Z1，EPCIN addr, rdOUT addr, rd010001rd010101rdaddrrdrdaddrHALT010001rd停机四、 总体设计本模型机的数据通路框图如图所示。图1： 数据通路图根据机器指令系统的要求，设计微程序流程图及确定微地址如下：图2：微程序流程图根据流程图，确定如下微程序：微程序：$M00018108 $M2205DB81$M0101ED82 $M230180E4$M0200C050 $M24018001$M0300A004 $M2595AAA0$M0400E0A0 $M2600A027$M0500E006 $M2701BC28$M0600A007
6、 $M2895EA29$M0700E0A0 $M2995AAA0$M0801ED8A $M2A01B42B$M0901ED8C $M2B959B41$M0A00A03B $M2C01A42D$M0B018001 $M2D65AB6E$M0C00203C $M2E0D9A01$M0D00A00E $M2F01AA30$M0E01B60F $M300D8171$M0F95EA25 $M31959B41$M1001ED83 $M32019A01$M1101ED85 $M3301B435$M1201ED8D $M3405DB81$M1301EDA6 $M35B99B41$M14001001 $M360
7、D9A01$M15030401 $M37298838$M16018016 $M38019801$M173D9A01 $M3919883A$M18019201 $M3A019801$M1901A22A $M3B070A08$M1A01B22C $M3C068A09$M1B01A232$M1C01A233$M1D01A236$M1E318237$M1F318239$M20009001$M21028401验证程序：助记符 机器码IN 01, R0 $P0044IN 01, R2 $P0146SBC R2,R0 $P02A8MOV R0, R1 $P0381RLC R1, R1 $P04F5OUT R1,R1 $P0559HALT $P0600指令功能：在实验板的
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