试验六复杂模型机的设计与实现-read.docVIP

计算机 学院 计算机科学与技术 专业 06级7 班 学号3106006689 姓名 陈日强 协作者___________ 教师评定 实验题目 复杂模型机的设计与实现 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 TDN－CM＋＋计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 三 实验内容和要求 实验内容： 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： 7 6 5 4 3 2 1 0 符号 数 据 其中，第7位为符号位，数值表示范围是：-1≤X＜1。 2) 指令格式 模型机设计4大类指令共16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。 (A) 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： 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：9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表14。 (B) 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(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC)。 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： 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 M OP-CODE Rd D 其中，OP-CODE为操作码， Rd为目的寄存器，D为位移量(正负均可)，M为寻址方式，其定义如下： 寻址方式 有效地址 说 明 00 01 10 11 E=D E=（D） E=（R2）+D E=（PC）+D 直接寻址 间接寻址 R2 为变址寻址 相对寻址 (C) 输入输出指令 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE addr Rd 其中，addr=01 时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为入设备，addr=10时，选中OUTPUT DEVICE中的数码快作为输出设备。 (D) 停机指令 格式如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 OP-CODE 0 0 0 0 这类指令只有1条，即停机指令HALT。 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，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其他它指令1条。表5列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。 本模型机的数据通路如图23所示。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25示。 按照图18所示的微指令格式参照指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码转换为联机操作时的十六进制格式文件。 　　 图25 复杂模型机实验接线图 表5 指令系统编码 序号 汇编符号 指令格式 功能说明 1 CLR Rd 0111 00 Rd 0→Rd 2 MOV RS,Rd 1000 RS Rd RS→Rd 3 ADC RS,Rd 1001 RS Rd Rs＋Rd＋Cy→Rd 4 ABC RS,Rd 1010 RS Rd Rs－Rd－Cy→Rd 5 INC Rd 1011 -- Rd Rd＋1→Rd 6 AND RS,Rd 1100 RS Rd Rs∧Rd　→Rd 7 COM Rd 1101 00 Rd Rd　→Rd 8 RRC RS,Rd 1110 00 Rd Rd带进位右循环一位，RS→Rd 9 RLC RS,Rd 1111 Rs Rd Rd带进位左循环一位，RS→Rd 10 LDA M,D, Rd 00 M 00 Rd，D E→RS 11 STA M,D, Rd 00 M 01 Rd，D Rd→E 12 JMP M,D 00 M 10 00，D E→PC 13 BZC M,D 00 M 11 00，D 当CY=1或或=1时，E→PC 14 IN addr, Rd 0100 01 Rd addr→Rd 15 OUT addr, Rd 0101 10 Rd Rd→addr 16 HALT 0110 00 00 停机 图23 复杂模型机数据通路图 四、内容及步骤 实验内容 实验连线 按实验书图6－2连接