復雜模型機設(shè)計實驗

復雜模型機設(shè)計實驗綜合運用所學計算機原理知識，設(shè)計并實現(xiàn)較為完整的計算機。TDN－CM＋計算機組成原理教學實驗系統(tǒng)。1.

數(shù)據(jù)格式模型機規(guī)定采用定點補碼表示法表示數(shù)據(jù)，且字長為，其格式如下：

D5D3D2D1符號

尾

數(shù)2.

指令格式模型機設(shè)計四大類指令共十六條，其中包括算術(shù)邏輯指令I(lǐng)/O指令、訪問及轉(zhuǎn)移指令和停機指令。算術(shù)邏輯指令設(shè)計條算術(shù)邏輯指令并用單字節(jié)表示，尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如下：D6D4－CODE

D2rs

其中，OP－CODE為作碼，為寄存器為目的寄存器，并規(guī)：rs或

選定的寄存器R0R1R2算術(shù)邏輯指令的名稱、功能和具體格見表訪存指令及轉(zhuǎn)移指令模型機設(shè)計條存指令――存數(shù)STA）和取數(shù)（條移指令――無條件轉(zhuǎn)移（）和結(jié)果為零或有進轉(zhuǎn)移指令BZC條令長度個字節(jié)，其指令格式為：D6

M

OP－CODE

D其中，－操作碼rd為的寄存器地址LDA、STA指使用為移量（正負均可尋址模式，其定義如下：

尋址模式M

有效地址E＝E＝（D）E＝（RI）＋E＝（）＋

說明直接尋址間接尋址RI變尋址相對尋址本模型機規(guī)定變址寄存器RI指為存器R2。I/O指輸入（IN）和輸出（）令采用單字節(jié)指令，其格式如下：D6D4－CODE

D2

其中，＝01時選中“DEVICE”中的開關(guān)組作為輸入設(shè)備addr＝10時選中“DEVICE中的數(shù)碼塊作為輸出設(shè)備。停機指令指令格式如下：D6D4－CODEHALT指用于實現(xiàn)停機操作。

D2

3.

指令系統(tǒng)本模型機共有16條本指令中術(shù)輯指令7條存指令和程序控制指令條，輸入輸出指令條，其它指令1條表列出了各條指令的格式、匯編符號、指令功能。助記符號

指令格式

功能CLRMOV，rdADC，rdSBC，rdINCrs，rdCOM

rsrsrsrs

0→rdrs→cy→rdrs--cyrdrd+1→rs∧rd→rd→cyrsRRC，rdRLC，rd

rsrs

rs→rdcyrsrs←

M,rdSTAM,D,rdDBZCM,INaddr,rdaddr,rdHALT本模型機的數(shù)據(jù)通路框圖如圖所示。

MrdDMrdMrdDMrdDrdrd

E→rs→E→PC當CY＝或Z＝1，E→PCaddrrdrd→addr停機

地址總線ALU-B

ALU(74181)

M

CN

LDAR

（6116

CEDR1(74273)

DR2(74273)

PC

LOAD

W/R

CE

OUTPUTCELDDR

LDDR

LED-B數(shù)據(jù)總線LDR0

R0(74374)

LDR1

R1(74374)

LDR2

R2(74374)

時序

微控器

W/R

CS0SW-BCS1CS2CEIR（74273）LDIRCPU圖：數(shù)據(jù)通路圖

U根據(jù)機器指令系統(tǒng)的要求，設(shè)計微程序流程圖及確定微地址如下：

位進位7進帶

0

位進帶

S

圖微程序流程圖根據(jù)流程圖，確定如下微程序：微程序：

$M0101ED82$M0200C050$M0300A004$M0500E006$M0600A007$M0801ED8A$M0901ED8C$M0A00A03B$M0D00A00E$M0E01B60F$M0F95EA25$M1001ED83$M1101ED85$M1301EDA6$M1901A22A$M1A01B22C$M1C01A233$M1E318237$M1F318239

$M2205DB81$M230180E4$M2595AAA0$M2600A027$M2701BC28$M2B959B41$M2D65AB6E$M2E0D9A01$M300D8171$M32019A01$M3405DB81$M35B99B41$M3919883A$M3A019801$M3C068A09

驗證程序：助記符

機器碼ININADCMOVRLCBZC$P050C

按圖連接實驗線路寫入程序手動寫入按下步驟講微代碼寫入微控器中的存儲器中①將程開關(guān)置為（程）狀態(tài)。②將驗板上TEUNIT”的“STEP”置為“”為“RUN狀態(tài)。③用進制模擬開關(guān)置微地址MA5—MA0④在MK24－開關(guān)上置微代碼24位開關(guān)對應(yīng)位顯示燈，開關(guān)量置為0時燈亮，開關(guān)量為“”時燈滅。⑤啟時序電路（按動啟動按鈕微代碼寫入到2816的應(yīng)地址對應(yīng)的單元中。⑥重①－⑤步驟，將所有的微代碼寫入中。按如下步驟校驗微代碼①將程開關(guān)置為READ（校驗）狀態(tài)。②將驗板上TEUNIT中的“”置為”為”狀態(tài)。③用進制模擬開關(guān)置微地MA5—MA0④啟時序電（按動啟動按“代碼觀察顯燈MD24－的狀態(tài)（燈亮為為1出微代碼是否與寫的相同。如果不同，則將開關(guān)置于PROM編狀態(tài)，重新執(zhí)行③）即可。C.按下步驟使用KWE微序進行機器指令序的裝入。①使程開關(guān)處于STEP為STEP狀態(tài)STOP為”狀態(tài)。②撥總清開關(guān)（→→地寄存器清零，程序計數(shù)器清零，然后使控制臺開置“1動一次微址顯示燈顯010001③再動一次START微地址燈顯示“010100時據(jù)開關(guān)的內(nèi)容置為要寫入的機器指令。再按動兩次鍵后，完成該條指令的寫入，并且微地址顯示燈

顯示“010001KWE的程圖可知，該流程每執(zhí)行一次，將向寄器所指向的存儲器單元中寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，并且將加1④如還需要向存儲器中輸入數(shù)據(jù)，則需重復重新執(zhí)行③。按如下步驟使用KRD程序進行機器指令程序的檢查。①使程開關(guān)處于STEP為STEP狀態(tài)STOP為”狀態(tài)。②撥總清開關(guān)（→→地寄存器清零，程序計數(shù)器清零，然后使控制臺SWBSWA開關(guān)置0并按動一次啟動開關(guān)START微址顯示燈顯示“③再動一次START微地址燈顯示三次按動STRAT微地址燈顯示為“按STRAT此時輸出單元的數(shù)碼管顯示為寄器所指單元的內(nèi)容：的程圖可知，該流程每執(zhí)行一次，將顯示PC寄器指向的存儲器單元中一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，并且將PC加1④如還需要檢查存儲器中其他單元的數(shù)據(jù)，則需重復重新執(zhí)行③。聯(lián)機讀/程序?qū)⑽⒋a寫入文本文件中，通過聯(lián)機軟件載入實驗系統(tǒng)。3.運行程序本機運行單運行程序①使程開關(guān)處于RUN狀態(tài)STEP為”狀態(tài)STOP為”狀態(tài)。②撥總清開關(guān)CLR（0→→地寄存器清零，程序計數(shù)器清零。③單運行一條微指令，每按動一次START鍵即單步運行一條微指令。對照微程序流程圖，觀察微地址顯示燈是否與流程一致。④當行結(jié)束后，可檢查存數(shù)單元0BH）中的結(jié)果是否和理論計算結(jié)果一致。連續(xù)運行程序①使程開關(guān)處于RUN狀態(tài)STEP為EXEC”狀態(tài)STOP為”狀態(tài)。②撥總清開關(guān)CLR（0→→地寄存器清零，程序計數(shù)器清零。③按START鍵系統(tǒng)將連續(xù)運行程序，直至將撥“STOP狀態(tài)。④當行結(jié)束后，可檢查存數(shù)單元0BH）中的結(jié)果是否和理論計算結(jié)果一致。聯(lián)機運行聯(lián)機運行程序時，進入軟件界面，裝載機器指令及微指令后，運行即可。

BBBUS

W/RUNITBB

TS4TS3TS2TS1WE

TS4TS3TS2TS1STATEUNIT

H23SIGNALUNITBAUJ3

M2

M18

SWB

SWTICHB

NLDDRALU-

M1LDDRALU-

P(1)

P(1)

ALU

B

B

P(4)

I7P(4)

I7I2LOG

I2

B

LD