《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)---復(fù)雜模型機(jī)的組成與程序運(yùn)行_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  內(nèi)蒙古師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院</p><p><b>  《計(jì)算機(jī)組成原理》</b></p><p><b>  課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>  題目:復(fù)雜模型機(jī)的組成與程序運(yùn)行</p><p><b>  1 任務(wù)描述 </b></

2、p><p>  設(shè)計(jì)題目名稱:復(fù)雜模型機(jī)的組成與程序運(yùn)行</p><p>  要求:綜合運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)較為完整的計(jì)算機(jī)</p><p><b>  2 設(shè)計(jì)設(shè)備</b></p><p>  PC機(jī)一臺(tái),TD-CMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套</p><p><b>  3 設(shè)計(jì)原理

3、和方法</b></p><p><b>  3.1 數(shù)據(jù)格式</b></p><p>  模擬機(jī)采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示法表示數(shù)據(jù),字長(zhǎng)8位,8位全用來(lái)表示數(shù)據(jù)。</p><p><b>  3.2 指令設(shè)計(jì)</b></p><p>  模擬機(jī)設(shè)計(jì)三大類指令共十五條,其中包括運(yùn)算類指令,控制轉(zhuǎn)移

4、類指令,數(shù)據(jù)傳送類指令。運(yùn)算類指令包含三種運(yùn)算,算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和移位運(yùn)算、設(shè)計(jì)有6條運(yùn)算指令,分別為;ADD、AND、INC、SUB、OR、RR,所有運(yùn)算類指令都為單字節(jié),尋址方式采用寄存器直接尋址,控制轉(zhuǎn)移類指令有三條HLT、JMP、BZC,用以控制程序的分支和轉(zhuǎn)移,其中HLT為單字節(jié)指令,JMP和BZC為雙字節(jié)指令。數(shù)據(jù)傳送類指令有IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA共六條,用以完成寄存器和寄存器、寄存器和I/O、寄存器

5、好人存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)交換,除MOV指令為單字節(jié)指令外,其余均為雙字節(jié)指令。</p><p><b>  3.3 指令格式</b></p><p>  所有單字節(jié)指令(ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT 和 MOV)格式如下:</p><p>  其中,OP-CODE為操作碼,RS 為源寄存器, RD為目的寄存器,并規(guī)定:<

6、/p><p>  IN和OUT的指令格式為:</p><p>  其中括號(hào)中的1表示指令的第一字節(jié),2表示指令的第二字節(jié),OP-CODE為操作碼,RS 為源寄存器, RD為目的寄存器,P為I/O端口號(hào),占用一個(gè)字節(jié)。</p><p>  系統(tǒng)設(shè)計(jì)五種數(shù)據(jù)尋址方式,即立即、直接、間接、變址和相對(duì)尋址,LDI指令為立即尋址,LAD、STA、JMP和BZC指令均具備直接、間接

7、、變址和相對(duì)尋址能力。</p><p>  LDI的指令格式如下,第一字節(jié)同前一樣,第二字節(jié)為立即數(shù):</p><p>  LAD、STA、JMP和BZC指令格式如下:</p><p>  其中M為尋址模式,具體見(jiàn)表如下,以R2作為變址寄存器RI。</p><p><b>  3.4 指令系統(tǒng)</b></p>

8、<p>  本模型機(jī)共有 有基本指令,下面列出了各條指令的格式、匯編符號(hào)、指令功能。</p><p><b>  指令描述</b></p><p><b>  3.5 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>  模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路框圖</p><p>  根據(jù)機(jī)器指令系統(tǒng)要求,設(shè)計(jì)微程序流程

9、圖及確定微地址,如圖所示。</p><p>  按照系統(tǒng)建議的微指令格式,見(jiàn)表,參照微指令流程圖,將每條微指令代碼化,譯成二進(jìn)制代碼表,見(jiàn)表,并將二進(jìn)制代碼表轉(zhuǎn)化為聯(lián)機(jī)操作時(shí)的十六進(jìn)制格式文件。</p><p><b>  表 微指令格式</b></p><p>  A字段 B字段

10、 C字段</p><p><b>  微程序流程圖</b></p><p><b>  實(shí)驗(yàn)接線圖</b></p><p>  根據(jù)要求可以得到如下程序,地址和內(nèi)容均為二進(jìn)制數(shù)。</p><p><b>  4 代碼清單 </b></p>

11、<p>  INR1,00H ;從端口00(IN 單元)讀入數(shù)據(jù)送R1</p><p>  LDIR2,0FH ;將立即數(shù)0FH裝入R2</p><p>  AND R1,R2;R1*R2 -> R1</p><p>  STA01,[10H],R1;R1->[[10H]],間接尋址</

12、p><p>  OUT40H,R1 ;10H單元的內(nèi)容在OUT 單元顯示,直接尋址</p><p>  DEC12H;12H單元內(nèi)容減1,直接尋址</p><p>  LOP:BZCEXIT</p><p><b>  JMPLOP</b></p><p><

13、b>  EXIT:HLT</b></p><p>  $P 00 21 ; START: IN R1,00H 從IN 單元讀入計(jì)數(shù)初值</p><p><b>  $P 01 00</b></p><p>  $P 02 62 ; LDI R2,0FH 立即數(shù)0FH 送R2</p><p><b

14、>  $P 03 0F</b></p><p>  $P 04 19 ; AND R1,R2 </p><p>  $P 05 D5 ; STA 01,[10H],R1 R1->[[10H]],間接尋址</p><p><b>  $P 06 10</b></p><p>  $P 07 C0

15、; LAD 10H,R0 </p><p><b>  $P 08 10</b></p><p>  $P 09 30 ; OUT 40H,R0</p><p><b>  $P 0A 40 </b></p><p>  $P 0B C3 ; LAD 12H,R3</p><p&

16、gt;<b>  $P 0C 12 </b></p><p>  $P 0D 62 ; LDI R2,01H</p><p><b>  $P 0E 01 </b></p><p>  $P 0F 8B ; LOP SUB R3,R2</p><p>  $P 10 F0 ; BZC,EXIT<

17、;/p><p><b>  $P 11 14 </b></p><p>  $P 12 E0 ; JMP LOP</p><p>  $P 13 0F ; </p><p>  $P 14 50 ; EXIT:HCT</p><p>  $P 10 12 ; 數(shù)據(jù)</p><p&g

18、t;<b>  $P 12 03</b></p><p>  ; //** Start Of MicroController Data **//</p><p>  $M 00 000001 ; NOP</p><p>  $M 01 006D43 ; PC->AR, PC 加1</p><p>  $M 03 1

19、07070 ; MEM->IR, P<1></p><p>  $M 06 002407 ; RS->B</p><p>  $M 07 013201 ; A 與B->RD</p><p>  $M 08 106009 ; MEM->AR</p><p>  $M 09 183001 ; IO->RD

20、</p><p>  $M 0A 106010 ; MEM->AR</p><p>  $M 10 280401 ; RS->IO</p><p>  $M 11 103001 ; MEM->RD</p><p>  $M 0C 103001 ; MEM->AR</p><p>  $M 0D

21、200601 ; RS->IO</p><p>  $M 0E 005341 ; MEM->RD</p><p>  $M 13 002414 ; RS->B</p><p>  $M 14 05B201 ; A 減B->RD</p><p>  $M 1C 10101D ; RS->IO</p>

22、<p>  $M 1D 10608E ; MEM->RD</p><p>  $M 1E 10601F ; RS->B</p><p>  $M 1F 101020 ; A 減B->RD</p><p>  $M 20 10608D ; A 減B->RD</p><p>  $M 31 001606 ; RD

23、->A</p><p>  $M 32 006D48 ; PC->AR, PC 加1</p><p>  $M 33 006D4A ; PC->AR, PC 加1</p><p>  $M 35 000035 ; NOP</p><p>  $M 36 006D51 ; PC->AR, PC 加1</p>

24、<p>  $M 3C 006D5C ; NOP</p><p>  $M 3D 006D5E ; PC->AR, PC 加1</p><p>  $M 38 001613 ; RD->A</p><p>  5 設(shè)計(jì)運(yùn)行結(jié)果分析</p><p><b>  錯(cuò)誤分析:</b></p>

25、<p>  首先,沒(méi)有對(duì)其置數(shù),使得結(jié)果一直為零,其次是沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行清零,使得程序在運(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)錯(cuò)亂,之后代碼寫錯(cuò),一個(gè)是錄入錯(cuò)誤,由于馬虎所致,在一個(gè)就是代碼進(jìn)行編錯(cuò),尤其在【10H】那塊,最后在OUT40H,10H 中用R1代替了10H。并且刪除STA01,[10H],R1,在整個(gè)過(guò)程中,DEC并沒(méi)有給出相應(yīng)的自減操作碼,最終是用別的運(yùn)算功能代替的。在運(yùn)行的過(guò)程中,有一段時(shí)間,程序一直循環(huán)一挑指令,最后清零之后

26、,重啟好了。</p><p><b>  截屏:(NOP)</b></p><p><b>  (IN指令)</b></p><p><b> ?。∣UT顯示)</b></p><p><b>  (HLT指令)</b></p><p&

27、gt;  6 設(shè)計(jì)小結(jié)(即收獲和體會(huì))</p><p>  對(duì)于本次的實(shí)驗(yàn),個(gè)人覺(jué)得沒(méi)有白做,首先,通過(guò)本次課使我學(xué)到如何分析問(wèn)題解決問(wèn)題,遇到問(wèn)題時(shí)要?jiǎng)幽X思考,反復(fù)琢磨。其次是對(duì)于知識(shí)的理解和掌握,能夠明白模擬機(jī)采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示法表示數(shù)據(jù),字長(zhǎng)8位,8位全用來(lái)表示數(shù)據(jù),模擬機(jī)設(shè)計(jì)三大類指令宮十五條,其中包括運(yùn)算類指令,控制轉(zhuǎn)移類指令,數(shù)據(jù)傳送類指令。運(yùn)算類指令包含三種運(yùn)算,算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和移位運(yùn)算。并且能夠

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