计算机组成原理实验报告-复杂模型机的组成与运行。

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:_CPU与简单模型机的组成与程序运行__

姓名
自动翻板机学号
班级	计算机科学与技术师范汉
指导教师		职称
日期

实验一 CPU与简单模型机的组成与程序运行

1．设计任务

1.1 题目：健康养生杯简单模型机与程序运行

1.2 要求：基于TD-CMA 计算机组成原理教学实验系统，设计一个简单的计算机整机系统—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。

IN R0 ；IN ->R0

SUB 0DH ；R0 - [0DH] -> R0，直接寻址

SHL R0 ；将R0寄存器中的内容逻辑左移

STA 0EH，R0 ；R0->[0EH]，直接寻址

LDA 0FH，R0 ；[0FH]->R0，直接寻址

LOP: DEC R0 ；R0-1->R0

BZC EXIT ；当FC或FZ为1时，转到EXIT

JMP LOP

EXIT: OUT 0EH，R0 ；[0EH]->LED，直接寻址

0DH、0EH、0FH单元内容分别为03H、04H、02H。

2. 设计设备

PC机一台，TD-CMA计算机组成原理教学实验系统

3. 设计原理和方法

3.1 设计原理

3.1.1 指令设计

模型机设计三大类指令共十五条，其中包括运算类指令、控制转移类指令，数据传送类指令。运算类指令包含三种运算，算术运算、逻辑运算和移位运算，设计有 6条运算类指令，

分别为：ADD、AND、INC、SUB、OR、RR，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、JMP、BZC，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、MOV、LDI、LAD、 STA共 6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，除 MOV指令为单字节指令外，其余均为双字节指令。

3.1.2 指令格式

所有单字节指令（ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT和 MOV）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，并规定：

RS或RD	选定的寄存器
00 01 10 11	RO R1 R2 R3

IN和 OUT的指令格式为：

7 6 5 4	3 2 (1)	1 0 (1)	7—0 (2)
OP-CODE	RS	RD	P

系统设计五种数据寻址方式，即立即、直接、间接、变址和相对寻址， LDI指令为立即寻址，LAD、STA、JMP和 BZC指令均具备直接、间接、变址和相对寻址能力。

LDI的指令格式如下，第一字节同前一样，第二字节为立即数：

7 6 5 4 (1)	3 2 (1)	1 0 (1)	7—0（2）
OP-CODE	RS	RD	data

LAD、STA、JMP和 BZC指令格式如下:

7 6 5 4 (1)	3 2 (1)	1 0 (1)	7—0（2）
OP-CODE	M	RD	D

其中 M为寻址模式，具体见表 5-3-2，以 R2作为变址寄存器 RI:

寻址模式M	有效地址E	说明
00 01 10 11	E=D E=(D) E=(RI)+D E=(PC)+D	直接寻址间接寻址 RI变址寻址相对寻址

3.1.3 指令系统：

汇编符号

指令的格式

功能

MOV RD，RS

ADD RD，RS

SUB RD，RS

AND RD，RS

OR RD，RS

RR RD，RS

INC RD

0100	RS	RD

运输皮带清扫器

0000	RS	RD

1000	RS	RD

0001	RS	RD

1001	RS	RD

1010	RS	RD

0111	**	RD

安瓿印字机

RS → RD

无烟锅炉RD+RS → RD

RD-RS → RD

RD∧RS→RD

RD∨RS→RD

RS右循环→RD

RD+1→RD

LAD M D,RD

STA M D,RS

JMP M D

BZC M, D

1100	M	RD	D
	面波仪

1101	M	RD	D

1110	M	**	D

1111	M	**	D

E→RD

RD→E

E→PC

当FC或FZ=1

E→PC

IN RD,P

OUT P,RS

0010	**	RD	P

0011	RS	**	P

[P] →RD

RS→[P]

HALT

0101	**	**

停机

本文发布于:2024-09-22 09:53:13，感谢您对本站的认可！

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标签：指令寄存器寻址原理设计计算机运算组成

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