牙签组成原理课程设计

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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TDN－CM＋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：D7D6D5D4D3D2D1D0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：D7D6D5D4D3D2D1D0OP－CODErsrd其中，OP－CO

2、DE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000110R0R1R29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：12D7D6D5D4D3D2D1D000MOP－CODErdD其中，OP－CODE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

3、地址E说明00011011E＝DE＝（D）E＝（RI）＋DE＝（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。1)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：D7D6D5D4D3D2D1D0OP－CODEaddrrd其中，addr＝01时，选中“INPUTDEVICE”中的开关组作为输入设备，addr＝10时，选中“OUTPUTDEVICE”中的数码块作为输出设备。2)停机指令指令格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0OP－CODE0000HALT指令用于实现停机

4、操作。1.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，表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。12表1助记符号指令格式功能CLRrdMOVrs，rdADCrs，rdSBCrs，rdINCrdANDrs，rdCOMrdRRCrs，rdRLCrs，rd011100rd1000rsrd1001rsrd1010rsrd1011rd1100rsrd1101rd1110rsrd1111rsrd0→rdrs→rdrs+rd+cy→rdrs-rd-cy→rdrd+1→rdrs

5、∧rd→rd→rdrs→rdrs←rdLDAM,D,rdSTAM,D,rdJMPM,DBZCM,D00M00rdD00M01rd00M00rdD00M00rdDE→rsrd→EE→PC当CY＝1或Z＝1，E→PCINaddr,rdOUTaddr,rd010001rd010101rdaddr→rdrd→addrHALT010001rd停机12一、总体设计本模型机的数据通路框图如图所示。图1：数据通路图按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，讲每条指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码表转换为操作时的十六进制格式文件，见下表。24

6、2322212019181716151413S3S2S1S0MCnWEA9A8A121110987654321BCuA5uA4uA3uA2uA1uA0A字段B字段C字段151413选择121110选择987选择000000000001LDRi001RS-B001P（1）010LDDR1010RD-B010P（2）011LDDR2011R1-B011P（3）100LDIR100299-B100P（4）101LOAD101ALU-B101AR110LDAR110PC-B110LDPC根据机器指令系统的要求，设计微程序流程图如图2：12图2：

7、微程序流程图12根据流程图，确定如下微程序：$M2A01B42B$M2B959B41$M2C01A42D$M2D65AB6E$M2E0D9A01$M2F01AA30$M300D8171$M31959B41$M32019A01$M3301B435$M3405DB81$M35B99B41$M360D9A01$M37298838$M38019801$M3919883A$M3A019801$M3B070A08$M3C068A09$M0F95EA25$M1001ED83$M1101ED85$M1201ED8D$M1301EDA6$M1400100

8、1$M15030401$M16018016$M173D9A01$M18019201$M1901A22A$M1A01B22C$M1B01A232$M1C01A233$M1D01A236$M1E318237$M