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1、计算机06-2班复杂模型机设计一、概述：本课程的目的是通过课程设计，使学生对所学习过的计算机组成原理课程 内容加以理解和巩固。通过实验使学生掌握计算机由哪些部件所组成，各部件 间又是如何进行协调工作的。本次设计要求利用实验室的TDN-CM+教学实验箱，组建一较为复杂的模型 计算机。并验证其能够正常运行。参考实验指导书上复杂模型机设计的过程， 运用其微指令格式，独立设计指令系统。并用该指令系统中的指令编一完成简 单运算的程序（有数据输入和输出的）。并进行调试运行。二、基本概念和原理1、数据格式微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:76 5 4 3 2 1 0符号尾数其中
2、第七位为符号位，数值范围是：一2 X 2 12、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，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格 式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODErsrd其中，OP-CODE为操作码，rs为寄存器，rd为目的寄存器，并规定:Rs 或 rd选定的寄存器00R001R110R29条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式如下表:悄令系统:助记符号指令榕式功能CLR dMOV rs, rdADC rs, rdSBC rs, r dINC rdAND rs, rdCOM
3、rdRRC rs, r dRLC呂，rd011100rd0 一 rd1000rsrdrs rd1001rsrdrs -f rd + cy rd1010rsrdrs -rd - cy rd1011rdrd + 1 rd1100rsrdrs Ad f rd1101rdrd1110rsrdE rs1111rsrdLDA M, D, r dSTA M, D, r dJMP M, DBZC M, D00M00rdD00M01rdrd 一 ED00M10rdE PCD00M11rd当或Z = 1时，E PCDIN addn rdOUT addr, rd010001rdaddr rd010110rdrd a
4、ddrHALT01100000停机（2）访问指令及转移指令模型机设计2条访内指令，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：7 65 43 21 000MOP-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 为位移量（正负均可），M为寻址模式，其定义如下：寻址模式有效地址E说明00E=D直接寻址01E=（D）间接寻址10E=（R1） +DR1变址寻址11E=（PC） +D相对寻址本机模型机规定变址寄存器R1指定为寄存器R2。（2） I/O指令输入（IN）指令和输出（
5、OUT）指令采用单字节指令，其格式如下:7 6 5 43 21 0OP-CODEaddrRd其中，addr=01时，选中“INPUT DECICE”中的开关组作为输入设备，addr=10 时，选中“OUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。（3）停机指令指令格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODE0000HALT指令，用于实现停机操作。1、指令系统本模型机共有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，其它指令1条。1、数据格式微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：76 5 4 3 2 1 0符号尾数其中第七
6、位为符号位，数值范围是：27 X ARRAM-BU5 BUS-IR00 (KH)01 （问狗10陵址）11（相对）INourK.TcuMOVADCSBCINCANDCOMRRCRLC1站1 56+刃524 4640 41y 42X U3V 44i U51 53J 50PC-ARPC-ARPC-ARPC-ARs-eusrd-6USSTOPA1U4BUSr8-rdre- BUS叶BUSr(hBUSre-BUSrd-BVS4299RO-299PCIPC*1PC+1PC*1BUS-rdeus-DRiBUS-0R2BUS-0R1BUS-DRIBUS-WI+ 351 371 62+ 651 01I011
7、46101I01i72| 03i 161 731 324 33RAM-BUSRAW BU$RAM-BU$RA-BU$rd-BUSRAIf -BUS0Rl*l-rd-BUSOR 卜BUS帯进位帯进位左02 S-X?I6US-ARevs-xmiBUS-DRI控制台BUSTDR2BUSTORI0US-rdBUS-2BUS-rd右环料环移360101RAN-BUSBUS-ARRAM-BUSBUS-DR1PC-BUSBl*S-DR2RAIBUSEU$” R0R1+t)ft2-BUS-MRW?l*DR2-BUS-AR碍 SWA)Read aa刚低27BUS-rd0Rl-DR2-BUS-ORI带进位CR1*
8、W2-BUS-rd299-RO55i-rdMl1+DR2-WJS-XWI0R1*DR2-BUS-DRIPC-AR PO1124(sir)-bus BUS-XIRI1Write 01PC-ARPC+1Run 11PDR -HAMDRILLEDRAM-)BUSBU$-DR105B40706RAN-6USrd-6USDRt-0US8US-rdBUS-RAHBUS-PC10181orii-mis80S沁按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，讲每条指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码表转换为操作时的十六进制格式文件，见下表。242322212019181716151413121110987654321S3S2SIS0MCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0A字段B字段C字段151413选择121110选择000000001LDRi001RS-B010LDDR1010RD-B011LDDR2011R1-B100LDIR100299-B101LOAD101ALU-B110LDAR110PC-B987选择000001P（1）010P（2）011P（3）100P（4）101AR110LDPC、详细设计:RS-ERI-BLDDR1LDDR2ALU-B 299-BARLDIE： M19SEIM24 M18SE6i圈施REG UNITM16M1
