计算机组成—复杂模型机方案.doc

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成绩
课程设计： 计算机组成原理
题目名称： 复杂模型机的设计
姓 名:
学 号：1108020184 1108020185
班 级：网络工程1101班
完成时间：2018年1月6日1设计目的：
建立清晰完善的整机概念；
学习设计与调试计算机的基本方法； 培养严谨的科研作风和独立工作能力。
2设计任务：
综合运用所学的计算机原理知识，按给定的指令系统分和数据格式，在所提供的设 备范围内，设计一台字长八位的由微程序控制器来控制的模拟计算机。设计并实现较 为完整的八位模型计算机。
设计微程序控制器的逻辑原理电路图；
设计微地址转移的逻辑电路图；
设计微程序流程图；
设计说明书。
3设计指标：
字长八位；
时钟源MF=QB=1us
内存容量不得小于2 8 ；
指令系统不得小于十四条。要求算术逻辑指令七条、访问内存和控制指令四条、 输入输出指令两条、其他指令一条。
4设计说明：

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:
7
6 5 4 3 2 1
符号
尾数
其中,第7位为符号位，数值的表示范围是：-1乞X ＜1
模型机设计四大类指令共16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
设计九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-COD为操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器，并规定:
选中的寄存器＜Rs或Rd）
R0
R1
R2
寄存器的编码
00
01
10
[2] 访存指令及转移指令
模型机设计两条访问指令，即存数（STA＞、取数（LDA＞,两条转移指令,
即无条件转移（JMP＞结果为零或有进位转移指令（BZC＞。其格式如下：
7 6
5 4 3
2
1 0
0 0
M
OP-CODE
Rd
D
其中，OP-CODE^操作码，Rd为目的寄存器，D为位移量（正负均可＞,
M为寻址方式，其定义如下：
寻址方式
有效地址
说明
00
E=D
直接寻址
01
E=<D
间接寻址
10
E=<R) +D
R变址寻址
本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2
[3] I/O 指令
输入vIN）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，表示选中“输入单元”中的开关组作为输入设备，
addr=10时，表示选中“输出单元”中的数码管作为输出设备。
[4] 停机指令
这类指令只有1条，即停机指令HALT用于实现停机操作，指令格式如
下:
7 6 5 4 3 2
1 0
0 1 1 0
0 0
0 0
4. 2系统指令
本模型机共有1 4条基本指令。其中，算术逻辑指令6条，移位指令2条，访 问内存指令和程序控制指令3条，输入输出指令 2条，其他它指令1条。表1列 出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
复杂模型机指令系统
序号
汇编符号
指令格式
功能说明
1
CLR Rd
0111 00 Rd
Ri
2
MOV RRd
1000 Rs Rd
Rsf Ri
3
ADC R,R d
1001 Rs Rd
金 + R+ Cy^ Ri
4
SBC R,Rd
1010 Rs Rd
Rs— Ri— Cy^ Rj
5
DEC R
1011 -- R d
Rd — 1 Ri
6
AND RRd
1100 Rs Rd
Rs A R f Rj
7
RRC RRd
1110 Rs Rd
Rs带进位右循环一位，Rsf Ri
8
RLC R,Rd
1111 Rs Rd
Rs带进位左循环一位，Rsf Ri
9
_DA M,D, Rd
00 M 00 Rd, D
Ef巳
1 0
STA M,D, Rd
00 M 01 Rd, D
Rf E
1 1
JMP M,D
00 M 10 00 , D
Ef PC
1 2
IN addr, R d
0100 01 Rd
addr f R
1 3
OUT addr, Rd
0101 10 Rd
Rf addr
1 4
HAL