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1、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十五:复杂模型机的组成与运行姓 名 刘玉华学 号 20101103846班 级 10计科汉师范班指导教师 侯宏霞 职称 教师日 期 2013年7月7日 1目 录1 任务描述 .21.1 题目名称 .21.2 要 求 .21.3 实验目的 .22 设计设备 .23 设计原理和方法 .23.1 设计原理 .23.1.1 数据格式 .23.1.2 指令设计 .23.1.3 指令格式 .33.1.4 指令系统 .43.2 设计依据 .53.2.1 详细设计 .53.3.2 实验操作 .74 代码 清单 .84.1 微程序流图 .84.2
2、机器指令代码 .94.3 微程序代码 .105 设计运行结果分析 .125.1 实验结果： .125.2 出错情况： .126 设计小结 .127致谢 .138参考文献 .14附录一：数据通路框图 .15附录二：复杂模型机实验电路连线图 .16 2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: IN R0,00H ；从 I
3、N 单元读入计数初值LDI R1,0FH ；立即数 0FH 送 R1AND R0,R1 ；得到 R0 低四位LDI R1,00H ；装入和初值 00HBZC RESULT ；计数值为 0 则跳转LDI R2,60H ；读入数据始地址LOOP: LAD R3,RI,00H ；从 MEM 读入数据送 R3，变址寻址，偏移量为 00HADD R1,R3 ；累加求和INC RI ；变址寄存加 1，指向下一数据LDI R3,01H ；装入比较值SUB R0,R3BZC RESULT ；相减为 0，表示求和完毕JMP LOOP ；未完则继续RESULT: STA 70H,R1 ；和存于 MEM 的 70H
4、 单元OUT 40H,R1 ；和在 OUT 单元显示JMP START ；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 的 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。 33.1 设计原理3.1.1 数据格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据，字长为位，8 位全用来表
5、示数据（最高位不表示符号），数值表示范围是： 0X281。3.1.2 指令设计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。3.1.3 指令格式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R0、R1、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7 6 5 4 3 2 1 0操作码 RS RDRS或RD 对应的寄存器00
