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
1数据格式数据格式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。2指令格式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、IO指令、存数指令、取数指令、转移指令和停机指令。⑴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:其中,OPCODE为操作码,RS为源寄存器,RD为目的寄存器,并规定:9条算术逻辑指令的名称、功能具体见表3-8。⑵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:
f其中,OPCODE为操作码,为目的寄存器地址RD(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:本模型机规定变址RI指定为寄存器R2。⑶IO指令输入IN和输出OUT指令采用单字节指令,其格式如下:其中,addr01时,选中输入数据开关组KD0~KD7作为输入设备,addr10时,选中2位数码管作为输出设备。⑷停机指令指令格式如下:
HALT指令,用于实现停机操作。
3指令系统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。表38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316所示。根据复杂模型机的硬件电路设计监控软件(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。四、实验步骤
1设计复杂模型机的监控软件设计复杂模型机的监控软件
$P00$P01$P02$P03$P04$P0544IN0146IN0198ADCR0R2R0R1R100
R2
81MOVR0F5RLC0CBZCR100
f$P06
00
2设计微程序流程图设计微程序流程图
按照实验机设计的微指令格式参照微指令流程图,设计微指令,并形成二进制代码表。
3转换格式转换格式
程序:$P00$P0444$P01F5$P0546$P020C$P0698$P030081
微程序:$M00$M03$M06$M09$M0C08810504A00407A0048CED053C2004$M01$M04$M0782ED0A0E004A0E004$M02$M05$M0850C00406E0048AED05
$M0A3BA004$M0D0EA004$M10$M13$M16$M19$M1C83ED05A6ED051680052AA20533A205
$M0B018005$M0E0FB605$M11$M14$M1785ED05011004019A3D
$M0F25EA95$M12$M15$Mr