模型机实验报告.docx

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1、哈尔滨工程大学实验报告实验名称：复杂模型机设计与实现班级：学号：姓名：实验时间：成绩：指导教师：程旭辉附小晶实验室名称：计算机专业实验中心一、实验名称：复杂模型机的设计与实现二、实验目的：1．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。2．设计指令系统。3．编写简单程序，在所设计的复杂模型计算机上调试运行。三、实验设备：GW-48CPP系列计算机组成原理实验系统。四、实验原理：1．数据格式模型机采用定点补码表示法表示数据，字长为8位，其格式如下：7符号尾数其中第7位为符号位，数值表示范围是：-1≤

2、1。2．指令格式所设计的指令分为四大类共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问、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，采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：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000110R0R1R2（2）访问指令及转移指令访问指令有2条，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），指令格式为：

3、7654321000MOP-CODErdD其中，OP-CODE为操作码，rd为目的寄存器地址（用于LDA、STA指令）。D为位移量（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变址寻址相对寻址在本模型机中规定变址寄存器RI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：76543210OP-CODEaddrrd其中，addr=01时选中“INPUTDEVICE”中的键

4、盘输入设备，addr=10时，选中“OUTPUTDEVICE”中的LCD点阵液晶屏作为输出设备。（4）停机指令指令格式如下：76543210OP-CODE00003．指令系统共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入/输出指令2条，其他指令1条。各条指令的格式、汇编符号、功能如表7-1所示。助记符号指令格式功能CLRrdMOVrs，rdADCrs，rdSBCrs，rdINCrdANDrs，rdCOMrdRRCrs，rdRLCrs，rd011100rd0→rd1000rsrd

5、rs→rd1001rsrdrs+rd+cy→rd1010rsrdrs–rd–cy→rd1011rdrd+1→rd1100rdrs∧rd→rd1101rd→rd1110rd1111rdLDAM，D，rdSTAM，D，rdJMPM，DBZCM，D00M00rdDE→rs00M01rdDrd→E00M10rdDE→PC00M11rdD当CY=1或Z=1时，E→PCINaddr，rd010001rdaddr→rdOUTaddr，rd010110rdrd→addrHALT01100000停机本模型机的数据通路框图如图7

6、-1。根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址，如图7-2。图7-2微程序流程图五、实验内容：按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件。微代码定义如表7-1所示。242322212019181716987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0微程序$M00$M0101ed82$M0200c050$M0300a004$M0400e0a0$M0500e006$M0

7、600a007$M0700e0a0$M0800ed8a$M0900ed8c$M0A00a030$M0B$M0C00202f$M0D00a00e$M0E01b60f$M0F95ea25$M1000ed83$M1100ed85$M1200ed8d$M1300eda6$M14$M15$M16$M173d9a01$M18$M1901a22a$M1A03b22c$M1B01a432$M1C01a233$M1D01a426$M1E$M1F$M20$M21$M2205db81$M230180e4$M24$M2595aaa0

8、$M2600a027$M2701bc28$M2895ea29$M2995aaa0$M2A01b42b$M2B959b41$M2C01a42d$M2D65ab6e$M2E059a01$M2F078a09$M30050a08$M31$M32059a01$M3301b435$M3405db81$M35b99a41$M360d9a01$M37$M38$M39$M3A$M3B070a08$M3C$M3D$M3