计算机系统结构解决方案.doc

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燕山大学 课程设计报告 名称:复杂模型机的设计与实现 学院(系) 信息科学与工程学院 年级专业 11级信息安全 学生姓名 谢京华 学 号 11014070006 日 期 2014年1月9号 一、课程设计目的: 综合运用所学的计算机原理知识,设计并实现较为完整的计算机。 二、课程设备: TDN—CM+计算机组成原理实验教学系统一台,排线若干。 三、数据格式及指令格式 1.数据格式: 模型机规定的采用定点补码表示法表示数据,且字长为8位,其格式如下 7 6 5 4 3 2 1 0 符号 尾数 其中7位为符号位,树枝表示范围:-1≤X<1 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节字表示,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 9条算术逻辑指令的名称,功能和具体格式见表9-1 (2)访问指令及转移指令 模型机设计2条访问指令,即存数(STA),取数(LDA),2条转移指令,即无条件转移指令(JMP),结果为零或有进位转移指令(BZC),指令格式为: 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(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: 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变址寻址 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 输入和输出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“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。 (4)停机指令 指令格式如下: 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE 00 00 HALT指令用于实现停机操作。 (4)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,访问内存指令和程序控制指令4条,输入输出指令2条,其他指令1条。 汇编符号 指令格式 功能 CLR rd 0111 00 rd 0 → rd MOV rs,rd 1000 rs rd rs → rd ADC rs,rd 1001 rs rd rs+rd+cy → rd SBC rs,rd 1010 rs rd rs-rd-cy → rd LDA M,D,rd 00 M 00 rd E → rs D STA M,D,rd 00 M 01 RD rd → E D JMP M,D 00 M 10 00 E → PC D BZC M,D 00 M 11 00 当CY=1或Z=1时, E → PC D INC rd 1011 rd rd rd+1 → rd AND rs,rd 1100 rs rd rs∧rd → rd COM rd 1101 rd rd rd → rd RRC rs,rd 1110 rs rd RLC rs,rd 1111 rs rd IN addr,rd 0100 01 rd addr → rd OUT arrd,rd 0101 10 rd rd → addr HALT 0110 00 00 停机 四、总体设计: 本模型机的数据通路框图如图9-1,根据机器指令系统要求,设计微程序流程图及确定微地址,如图9-2. 按照系统建议的伪指令格式,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时的十六进制格式文件 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 B C μA5 μA4 μA3 μA2 μA1 μA0 A 字 段 I5 I4 I3 选择 0 0 0   0 0 1 LDR1 0 1 0 LDDR1 0 1 1 LDDR2 1 0 0 LDIR 1 0 1 LOAD 1 1 0 LDAR

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