简单模型机的组成与程序运行-计算机组成原理实验报告

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1、组成原理课程设计20081121129吕翠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:_____简单模型机的组成与程序运行_____________姓名学号班级指导教师孟昭进日期2011-7-14组成原理课程设计20081121129吕翠1任务描述设计题目名称：简单模型机的组成与程序运行要求：基于TD-CMA计算机组成原理教学实验系统，设计一个简单的计算机整机系统—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。INR0；IN->R0SUB0DH；R

2、0-[0DH]->R0，直接寻址SHLR0；将R0寄存器中的内容逻辑左移STA0EH，R0；R0->[0EH]，直接寻址LDA0FH，R0；0FH]->R0，直接寻址LOP:DECR0；R0-1->R0BZCEXIT；当FC或FZ为1时，转到EXITJMPLOPEXIT:OUT0EH，R0；[0EH]->LED，直接寻址0DH、0EH、0FH单元内容分别为03H、04H、02H。2设计设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。3设计原理和方法3.1设计原理3.1.1数据格式：本实验计算机采用定点补码表示法表示数据，字长为8位，其格式如下：76543210

3、符号尾数其中第七位为符号位，数值表示范围是：-1≤X＜13.1.2指令格式所有单字节指令(SUB等)格式如下：76543210OP-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00011011R0R1R2R3本实验的输入IN指令和OUT指令采用单字节指令，其格式如下：7654(1)32(1)10(1)OP-CODERSRD本实验中的两个访问指令，即存数STA，一条转移指令，即无条件转移指令JMP，指令格式如下：7654(1)32(1)10(1)7-0(2)OP-CODEMRDD其中OP-CO

4、DE为操作码，RD为目的寄存器地址（STA、LDA指令使用），D为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：组成原理课程设计20081121129吕翠寻址模式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3.1.3指令系统本实验共有10条基本指令，其中算术指令有2条（DEC、SUB），访问内存指令和程序控制指令7条，输入指令1条。3.２按微指令格式，参照微程序流程图将每条微指令代码化，译成二进制微代码。系统涉及到的微程序流程见图3-1-4所示，当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别

5、测试字段为P<1>测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P<1>的测试结果出现多路分支。组成原理课程设计20081121129吕翠微程序流程图3-1-4微指令字长共24位，格式如下：232221201918-1514-1211-98-65-0M23M22WRRDIOMS3-S0A字段B字段C字段MA5-MA0A字段B字段C字段141312选择11109选择876选择000NOP000NOP000NOP001LDA001ALU-B001P(1)010LDB010R0_B010保留011LDR0011保留011保留100保留100保留1

6、00保留101LOAD101保留101LDPC110LDAR110PC_B110P(4)111LDIR111保留111保留运算器逻辑功能表：运算类型S3S2S1S0CN功能组成原理课程设计20081121129吕翠逻辑运算00000001001000110100xxxxxF=A（直通）F=B（直通）F=AB（直通）F=/AA+B（直通）F=/A（直通）移位运算010101100111x0101F=A不带进位循环右移B（取低3位）位（FZ）F=A逻辑右移一位（FZ）F=A带进位循环右移一位（FC，FZ）F=A逻辑左移一位（FZ）F=A带进位循环左移一位（F

7、C，FZ）算术运算10001001101010111100110111101111xxxxxxxx置FC=CN（FC）F=A加B（FC，FZ）F=A加B加FC（FC，FZ）F=A减B（FC，FZ）F=A减1（FC，FZ）F=A加1（FC，FZ）（保留）（保留）4代码清单4.1机器指令代码;//**StartOfMicroControllerData**//;//**其中地址和微指令均为十六进制**//;//地址微指令操作***********//$P0020;START:INR0,00H从IN单元读入数据送R0$P0100$P0284;SUBR0,R1R

8、0-R1->R0组成原理课程设计20081121129吕翠$P03A0;LLR0