复杂模型机的组成与运行实验报告

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1、内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《计算机组成原理》课程设计报告题目十五:复杂模型机的组成与运行姓名刘玉华学号20101103846班级10计科汉师范班指导教师侯宏霞职称教师日期2013年7月7日18目录1[任务描述]21.1题目名称21.2要求21.3实验目的2`2[设计设备]23[设计原理和方法]23.1设计原理23.1.1数据格式23.1.2指令设计23.1.3指令格式33.1.4指令系统43.2设计依据53.2.1详细设计53.3.2实验操作74[代码清单]84.1微程序流图84.2机器指令代码94.

2、3微程序代码105[设计运行结果分析]125.1实验结果：125.2出错情况：126[设计小结]127[致谢]138[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1618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。START:INR

3、0,00H；从IN单元读入计数初值LDIR1,0FH；立即数0FH送R1ANDR0,R1；得到R0低四位LDIR1,00H；装入和初值00HBZCRESULT；计数值为0则跳转LDIR2,60H；读入数据始地址LOOP:LADR3,[RI],00H；从MEM读入数据送R3，变址寻址，偏移量为00HADDR1,R3；累加求和INCRI；变址寄存加1，指向下一数据LDIR3,01H；装入比较值SUBR0,R3BZCRESULT；相减为0，表示求和完毕JMPLOOP；未完则继续RESULT:STA70H,R1；和存

4、于MEM的70H单元OUT40H,R1；和在OUT单元显示JMPSTART；跳转至STARTHLT；停机1.3实验目的：该实验通过从端口00H读入一个计数初值，以该计数初值为基准从MEM的50H单元开始的连续的计数初值个数的累加和，最后将求得的累加和从端口40H输出显示。2[设计设备]实验设备：西安唐都科教仪器公司生产的TD-CMA实验系统一套，PC机一台，数据连接导线若干，电源。3[设计原理和方法]通过已经学过的计算机组成原理知识，在TD-CMA实验系统上设计一个复杂模型机。183.1设计原理3.1.1数据

5、格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据，字长为８位，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

6、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76543210操作码RSRD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00R001

7、R110R211R3B、I/O指令格式（IN和OUT指令）如下7654(1)32(1)10(1)76543210(2)18操作码RSRDI/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。7654(1)32(1)10(1)76543210(2)操作码RSRDDatab、LAD、STA、JMP和BZC指令格式如下表所示：7654(1)32(

8、1)10(1)76543210(2)操作码MRDD其中M为寻址模式，具体见表3-1-1所示，以R2做为变址寄存器RI。表3.1.1寻址模式说明表寻址模式M有效地址E说明00E=D直接寻址01E=(D)间接寻址10E=(RI)+DRI变址寻址11E=(PC)+D相对寻址D、停机指令格式如下76543210操作码****3.1.4指令系统本模型机共有11条基本指令，其中算术逻辑运算单元3条，分别为SUB