基本模型机的设计与实现和带移位运算的模型机的设计及实现

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1、课程设计报告纸一、基本模型机的设计与实现（一）实验目的：1、清晰地建立计算机的整机概念，在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。2、为其定义五条机器指令：IN、ADD、STA、OUT、JMP，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。3、学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，提高使用软件仿真工具和集成电路的基本技能。（二）、实验设备TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一台。（三）、实验原理本实验定义五条机器指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件转移

2、），其指令格式如下：助记符机器指令码说明IN00000000“INPUTDEVICE”àR0ADDaddr00010000××××××××R0+[addr]àR0STAaddr00100000××××××××R0à[addr]OUTaddr00110000××××××××[addr]àBUSJMPaddr01000000××××××××addràPC其中IN为单字长（8位），其余为双字长指令，××××××××为addr对应的二进制地址码。为了向RAM写入、读出机器指令，并能启动程序执行，还须设计三个控制台操作微程序。存储器读（KRD）：拨

3、动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“00”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。存储器写（KWE）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“01”时，按START微动开关，可对RAM连续手动写操作。启动程序（RP）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“1-第23页共23页课程设计报告纸1”时，按START微动开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。上述三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置，其定义如下：SWBSWA控制台指令00读内存（KRD）01写内存（KWE）

4、11启动程序（RP）微代码定义如下表：242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0A字段C字段B字段121110选择000001RS-B010011100101ALU-B987选择000001P(1)010011100P(4)101110LDPC121110选择000001RS-B010011100101ALU-B110PC-B-第23页共23页课程设计报告纸根据以上要求设计数据通路框图如下：系统涉及到的微程序流程见下图，当拟订“

5、取指”微指令时，该微指令的判别字段为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。本机用指令寄存器的前4位（IR7-IR4）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定的微地址单元。控制台操作为P(4)测试，它以控制台开关SWB,SWA作为测试条件，出现了三路分支，占用3个固定的微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控存微地址单元随意填写。-第23页共23页课程设计报告纸微程序流程图：运行微程序-第23页共23页课程设计报告纸当全部微程序设计完毕后，应将每条

6、微指令代码化，下图即为微程序流程图按微指令格式转化而来的“二进制微代码表”。微地址S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCuA5------uA00000000001100000010001000001000000011110110110000010020000000011000000010010000300000000111000000000010004000000001011000000000101050000000110100010000001100610010101100110100000000107000000001110110

7、11000110110000000000110110110000001110000000111101101100000111200000001111011011000011113000000011110110110001110140000000111101101100101101500000010100000100000000116000000001110000000001111-第23页共23页课程设计报告纸17000000001010000000010101200000000111101101100100102100000001111

8、011011001010022000000001010000000010111230000000110000000000000012400000000001000000001100025000