复杂模型机实验报告Word文档格式.docx
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理
3
3
43.2设计依据
53.2.1详细设计
5
8
4[代码单]
9
4.1微程序
图
94.2机器指令代
码
104.3微程序代码
错误！
未定义书签。
5[设计运行结果分析]
13
设计小
7[致
135.2出错情
况：
错误！
6[结]
14谢]
158[参考文献]
16附录一：
数据通路框图
17附录二：
复杂模型机实验电路连线图
17
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:
INR0,00H；
从IN单元读入计数初值LDIR1,0FH;
立即数OFH送R1ANDR0,R1；
得到R0低四位LDIR1,00H；
装入和初值00HBZCRESULT;
计数值为0贝U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,R3
BZCRESULT;
相减为0,表示求和完毕JMPLOOP;
未完则继续
RESULT:
STA70H,R1;
和存于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勺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。
3.1设计原理
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<
XW28-1。
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。
A、算术逻辑运算指令格式如下格式如下
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R0R1、R2、R3寄存器，
规定其表示方式如下表所示：
B、I/O指令格式（IN和OUT指令）如下
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。
b、LAD、STA、JMP和BZC指令格式如下表所示：
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。
D停机指令格式如下
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、ADD、INC.控制转移指令两条，分别为JMP、
BZC.输入输出指令两条，分别为IN和OUT寻址数据转移指令两条，分别为LDI、
LAD停机指令一条，为HALT.表3-1-2列出了各条指
令的汇编符号、指令格式及指令功能说明。
详细说明见表篇三：
复杂模型机课程设计报告
课程设计说明书
设计名称：
计算机组成原理课程设计
题目：
复杂模型机设计
学生姓名：
专业：
班级：
10网络工程
2班学号：
指导教师：
日期：
XX年10月7日目录
课程设
计题
目02课程设计目
的
02主要内
容
求
02设计要
02进度安
排
03完成后
应上父的材料
03数据格
式及指令系统
03总体设
计
05复杂模
型机数据通路图
06微程序
流程图
08实验步
骤
09复杂模
型机实验接线图
10实验程
序
11课程设
计总结以及心得体会
12
课程设计任务书
一、课程设计题目
复杂模型机设计
计算机科学与技术专业10年级网络2班___
二、课程设计目的
1.在掌握“TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统”部件单元电路的基础上，通过对一个简单计算机的设计，以达到对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。
2．通过模型机的设计和调试，连贯运用计算机组成原理课程学到的知识，建立计算机整机概念，加深计算机“时空”概念的理解。
3．培养独立工作和创新思维的能力，取得设计与调试的实践经验。
三、主要内容
综合运用所学计算机原理知识，利用TDN-CM+教学实验
系统设计并实现的模型机。
设计总体结构及机器指令、微指令。
根据设计的接线图搭好模型机电路，利用设计的指令编写程序并在机器上运（本文来自：
小草范文网:
复杂模型机实验报告）行。
四、设计要求
在掌握“TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统”原理
的基础上，以此实验系统为平台，设计一台微程序控制的模
型计算机
1.设计模型机硬件（需含计算机基本组成，即CPU内存、I/O接口、输入设备、输出设备、总线等，CPU为微程序控制器类型），设计总体结构及数据通路框图。
2．设计模型机指令系统（含设计机器指令、微指令格式、每条指令所对应
的微程序等）。
3．利用模型机指令系统，编写汇编语言程序，分别完成下列功能：
（1）将数据输入开关上的数据在LED上显示出来。
（2）编程序完成功能：
LED上的数从1以步长1往上递增。
（3）编程序完成功能：
S=1+2+3+4+5+?
要求在LED上循环显示结果1、3、6、0A、?
。
调试、运行通过后将程序写在下面。
4.根据以上软硬件设计，在“TDN-CM+计算机组成原
理教学实验系统”上调试，检测实现的功能是否达到设计要求。
5．撰写课程设计报告（文件名：
学号姓名.doc），课程
设计报告中所规定的图文齐全、符合要求、结构合理、文章通顺；
能对实验中出现的问题提出改进意见并加以分析说明。
五、进度安排
本学期第17-18周。
6月11日-6月12日：
资料查找、设计总体结构及数据通路框图。
6月13日-6月14日：
设计模型机指令系统。
6月15日-6月20日：
搭建模型机、整机调试。
6月21日-6月22日：
资料整理、课程设计说明书编写。
六、完成后应上交的材料
一、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：
其中，第7位为符号位，数值表示范围是：
-2<
XV2-1o
7
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。
（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：
其中，OP-CODE^操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器，并规定：
（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（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC），指令格式如下：
9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表1。
其中，OP-COD助操作码，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：
本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。
（3）输入输出（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：
其中，addr=01时，选中“INPUTDEVICE中的开关组作为入设备，addr=10时，选中“OUTPUTDEVICE中的数码块作为输出设备。
（4）停机指令停机指令格式如下：
76543210
HALT指令，用于实现停机操作。
3•指令系统
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