课程设计--计算机组成原理复杂模型机的组成与运行.doc

《》 题目五:复杂模型机的组成与运行 姓 名 学 号 班 级 08计算机科学与技术汉师范班 指导教师 职称 讲师 日 期 2011年7月 15日 目 录 1[ 任务描述] 2 1.1 题目名称 2 1.2 要 求 2 1.3 实验目的 2 2 [设计设备] 2 3 [设计原理和方法] 2 3.1 设计原理 2 3.1.1数据格式 2 3.1.2指令设计 2 3.1.3指令格式 3 3.1.4指令系统 4 3.2 设计依据 5 3.2.1 详细设计 5 3.3.2实验操作 7 4 [代码清单] 8 4.1微程序流图 8 4.2 机器指令代码 9 4.3 微程序代码 10 5 [设计运行结果分析] 12 5.1 实验结果： 12 5.2 出错情况： 12 6 [设计小结] 12 7[致谢] 13 8[参考文献] 14 附录一：数据通路框图 15 附录二：复杂模型机实验电路连线图 16 题目五 复杂模型机的组成与程序运行 1[ 任务描述] 1.1 题目名称：复杂模型机的组成与程序运行 1.2 要 求：基于TD-CMA 计算机组成原理教学实验系统，设计一个复杂计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。 IN R0，LDI R2，50H ；读入数据始地址LDI R1，00H ；累加和初值00H START: LAD 10，00H，R3 ；从MEM 读入数据送R3，变址寻址，偏移量为00H ADD R1，R3 ；累加求和 INC RI ；变址寄存加1，指向下一数据LDI R3, 01H ；送立即数入R3 SUB R0, R3 ；R0-R3 -R0，与上一条指令一起实现DEC R0 BZC RESULT ；为0 则跳转JMP START ；跳转至STARTRESULT: OUT 40H，R1 ；和在OUT 单元显示HLT ；停机 设计设备TD-CMA 实验系统一套，PC机一台，数据连接导线若干，电源。 3 [设计原理8 位全用来表示数据（最高位不表示符号），数值表示范围是： 0≤X≤28－1。 3.1.2指令设计 该复杂模型机设计包含运算类指令、控制类指令、数据传输类指令三大类指令。 运算类指令仅用到了算术运算，算术运算设计有3 条运算类指令，分别为：ADD（两寄存器值加法）、INC（寄存器值自加1）、SUB（两寄存器值减法）。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（停机）、JMP（无条件跳转到指定的指令地址）、BZC（判断寄存器内容是否为0，为0则跳转到指定的指令地址），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、LDI、LAD、STA 共5 条，用以完成寄存器和寄存器、寄存器和I/O、寄存器和存储器之间的数据交换，均为双字节指令。 3.1.3指令格式 A、算术逻辑运算指令格式如下格式如下 7 6 5 4 3 2 1 0 操作码 RS RD 其中RS为源操作数寄存器，RD为目的操作数寄存器。并且规定了用两位二进制数来表示R0、R1、R2、R3寄存器，规定其表示方式如下表所示： RS或RD 对应的寄存器 00 R0 01 R1 10 R2 11 R3 B、I/O指令格式（IN和OUT指令）如下 7 6 5 4(1) 3 2(1) 1 0(1) 7 6 5 4 3 2 1 0(2) 操作码 RS RD I/O端口号 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， RS为源寄存器，RD 为目的寄存器， I/O 端口号占用一个字节。 C、访问指令及控制转移指令格式如下： a、 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) 3 2(1) 1 0(1) 7 6 5 4 3 2 1 0(2) 操作码 RS RD Data b、LAD、STA、JMP 和BZC 指令格式如下表所示： 7 6 5 4(1) 3 2(1) 1 0(1) 7 6 5