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复杂模型机组成原理课程设计报告
课程设计报告
课 题: 复杂模型机设计
同组姓名：
专业班级： 计科1104班
指导教师： 牟琦
设计时间： 2013-12-31
目录
课程设计目的和意义
经过一系列硬件课程如计算机原理的学习及相关实验后，综合应用所学理论知识解决实际设计和应用问题，进行一个综合的系统的实验。培养实际动手能力，进一步提高硬件设计能力。培养实事求是和严肃认真的工作态度。通过设计过程，熟悉和掌握微机系统的硬件设计方法、设计步骤，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。
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。
二、复杂模型机的设计与实现内容

模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：
其中第7位为符号位，数值表示范围是：－1≤X＜1。

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、存数指令、取数指令、转移指令和停机指令。
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 4 3 2 1 0
OP-CODE
Rs
Rd
其中，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器。
访问指令及转移指令
模型机设计2条访问指令：即存数STA、取数LDA；2条转移指令：即无条件转移JMP、有进位转移指令BZC。指令格式为：
7 6 5 4 3 2 1 0
0 0
M
OP-CODE
Rd
D
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：
寻址方式
有效地址
说明
00
01
10
11
E=D
E=（D）
E=(R2)+D
E=（PC）+D
直接寻址
间接寻址
R2变址寻址
相对寻址
本模型机规定变址RI指定为寄存器R2。
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：
7 6 5 4 3 2 1 0
OP-CODE
addr
Rd
其中，addr=01时，选中输入数据开关组KD0～KD7作为输入设备，addr=10时，选中2位数码管作为输出设备。
停机指令 指令格式如下：
7 6 5 4 3 2 1 0
OP-CODE
0 0
0 0
HALT指令，用于实现停机操作。

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。表3-8列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
三、总体设计
复杂模型机的数据通路框图如图3-16，图3-17所示。根据复杂模型机的硬件电路设计机器指令，再根据机器指令要求，设计微程序流程图及微程序，最后形成16进制文件。
图3-16
图3-17
四、实验步骤

＄P00 44IN 01, R0
＄P01 46IN 01, R2
＄P02 98ADC R2, R0
＄P03 81MOV R0, R1
＄P04 F5RLC R1, R1
＄P05 0CBZC 00, 00
＄P06 00

按照实验机设计的微指令格式,参照微指令流程图，设计微指令，并形成二进制代码表。

程序：
＄P00 44 ＄P01 46 ＄P02 98＄P03 81
＄P04 F5 ＄P05 0C ＄P06 00
微程序：
＄M00 088105 ＄M01 82ED0 ＄M02 50C004
＄M03 04A004 ＄M04 A0E004 ＄M05 06E004
＄M06 07A004 ＄M07 A0E004 ＄M08 8AED05
＄M09 8CED05 ＄M0A 3BA004