计算机硬件复杂模型机课程设计

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1、计算机硬件课程设计复杂模型机设计10目录一、程序设计………………………………………………………………………21、设计目的………………………………………………………………………………….22、设计内容…………………………………………………………………………………...2二、设计原理……………………………………………………………………..21、机器指令系统设计………………………………………………………………….22、微操作流程图设计……………………………………………………………………53、微程序设计…………………………………………………………

2、……………………6三、验证程序………………………………………………………………………6四、心得体会………………………………………………………………………910一、程序设计1、实验目的：搭建一台8位模型机，指令系统要求有10条以上，其中包括运算类指令、传送类指令、控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。2、设计内容1）确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用途。2）确定指令系统：确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。3）确定总体结构与数据通路：总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构

3、，列出各种信息传送路径以及实现这些传送所需要的微命令。4）设计指令执行流程：数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。根据指令的复杂程度。5）确定微程序地址：根据后续微地址的形成方法，确定每条微程序地址及分支转移地址。6）根据微指令格式，将微程序流程中的所有微操作进行二进制代码化，写入到控制存储器中的相应单元中7）组装、调试：在总装调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有功能模块工作正常后，才能保证整机的运行正确。二、设计原理1、机器指令系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：D7D

4、6D5D4D3D2D1D0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：10D7D6D5D4D3D2D1D0OP－CODErsrd其中，OP－CODE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――

5、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：D7D6D5D4D3D2D1D000MOP－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。[3]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：D7D6D5D4

6、D3D2D1D0OP－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。[4]停机指令指令格式如下：10D7D6D5D4D3D2D1D0OP－CODE0000HALT指令用于实现停机操作。3）、所设计的机器指令列表RAM地址助记符指令码说明OX00INR000000000INPUTàR0OX01INCR000010000R0+1->R0OX02MOVR0,R100100001R0->R1OX03LOADX，R20011

7、0010INPUT->R0OX0400100101地址为25的内存单元OX05SUBR1,R001000100R1-R0->R0OX06ADDR1,R001010100R0+R1->R0OX07MOV0FH,R1011000010FH->R1OX0800001111立即数0FHOX09ORR1,R001110100R1ORR0->R0OX0AOUTR010000000OUTPUT->R0OX0BJMP02H1001000002H->PCOX0C00000010立即数02H2、微操作流程图设计10103、微程序设计1）微指令代码ROM地址S

8、3——S0MCnWEA9A8ABCμA5----μA0OX00000000011000000000000001OX01000000011110110110000010OX02000000001