复杂模型机实验报告

1、信 息 学 院计算机组成原理上机实验报告学 号 姓 名班 级课程名称 计算机组成原理上机内容复杂模型机实验实验性质： 综合性实验 设计性实验 验证实验实验时间2012 年 12月18日实验地点睿智4楼102实验报告:(包括目的、方法、原理、结果或实验小节等)。一、实验目的综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的模型计算机。二、实验内容根据复杂模型机的指令系统，编写实验程序，并运行程序，观察和记录运行结果。三、实验仪器1、ZY15Comp12BB计算机组成原理教学实验系统 一台2、排线 若干3.PC机一台四、实验原理1、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

2、下：数据位数D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0用途符号尾数其中第7位为符号位，数值表示范围是：1X1。2、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、I/O指令、访问存储器、转移指令和停机指令。（1）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：数据位数D7 D6 D5 D4D3 D2D1 D0用途操作码（OP-CODE）源寄存器（RS）目的寄存器（RD）规定：选中的寄存器（RS或RD）R0R1R2寄存器的编码000110算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表23。（2）访存指令及转移指令模型机设计2条访存指令，即存数（STA

3、）、取数（LD），2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），指令格式为：数据位数D7 D6D5 D4D3 D2D1 D0D7D0用途00寻址模式M操作码OP-CODE目的寄存器编码RD位移量D其中，OPCODE为操作码，rd为目的寄存器地址（LD、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：寻址模式M有效地址E说明D直接寻址(D)间接寻址(RI)+DRI变址寻址(PC)+D相对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（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：数据位数D7 D6 D5 D4D3 D

4、2D1 D0用途操作码（OP-CODE）地址（addr）目的寄存器（RD）其中，在IN 指令中，addr=01，选中“INPUT”中的开关组作为输入设备，在OUT指令中，addr=10时，表示选中“OUTPUT UNIT”中的数码块作为输出设备。（4）停机指令指令格式如下：数据位数D7 D6 D5 D4D3 D2D1 D0值01100000HALT指令，机器码为60H，用于实现停机操作。（5）按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件。微程序24232221201918171615141312111098

5、7654321控制信号S3S2S1S0MCNRDM17M16ABPuA5uA4uA3uA2uA1uA0A字段B字段P字段151413控制信号121110控制信号987控制信号000000000001LDRI001RS_G001P1010LDDR1010RD_G010P2011LDDR2011RI_G011P3100LDIR100299_G100P4101LOAD101ALU_G101AR110LDAR110PC_G110LDPC3、指令系统 复杂模型机共有16条基本指令，其中算数逻辑指令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，其他指令1条。五、实验步骤1、按照以下逻辑图在试验箱

6、上连接好电路图：图2-9 复杂模型机实验2、用记事本编写程序，如下：（1）机器指令如下：地址 内 容 助记符 说 明00 44 IN R0 ；INPUT数据R0，第一次采集数据（设输入数据为07H）01F0RLC R0, R0；R0带进位左循环移位一次02F1RLC R0, R1；第二次左移后保存到R1中03 44 IN R0 ；输入开关数据R0，第二次采集数据（设输入数据仍为07H）04 E0RRC R0, R0；R0带进位右循环移位一次05 91ADC R0, R1；两数据相加 06 0CBZC 00；若有进位或结果为零，则跳到00地址单元07 0008 59OUT R1；R1 OUTPU

7、T UNIT 显示；09 60HALT；停机( 2 ) 以上程序的机器指令如下：$P0044 $P01F0 $P02F1$P0344 $P04E0 $P0591$P060C $P0700 $P0859$P0960（3）微程序，并保存为“复杂模型机.txt”如下：$M00018108 $M0101ED82 $M0200C050$M0300A004 $M0400E0A0 $M0500E006$M0600A007 $M0700E0A0 $M0801ED8A$M0901ED8C $M0A00A03B $M0B018001$M0C00203C $M0D00A00E $M0E01B60F$M0F95EA2

8、5 $M1001ED83 $M1101ED85$M1201ED8D $M1301EDA6 $M14001001$M15030401 $M16018016 $M173D9A01$M18019201 $M1901A22A $M1A01B22C$M1B01A232 $M1C01A233 $M1D01A236$M1E318237 $M1F318239 $M20009001$M21028401 $M2205DB81 $M230180E4$M24018001 $M2595AAA0 $M2600A027$M2701BC28 $M2895EA29 $M2995AAA0$M2A01B42B $M2B959B41

9、 $M2C01A42D$M2D05AB6E $M2E0DAA2F $M2F01AA30$M300D8171 $M31959B41 $M32019A01$M3301B435 $M3405DB81 $M35B99B41$M360D9A01 $M37298838 $M38019801$M3919883A $M3A019801 $M3B070A08$M3C068A093、打开联机软件，用“操作”菜单中的“装载文件”将文件载入到软件中，并用“操作”菜单中的“读写微程序控制器”来查看程序是否有错。4、检查程序没错之后，设置初始态，即：SIGNAL UNIT中的SP03开关设置为“STEP”状态。SP04开

10、关设置为“RUN”状态；CONTROL UNIT的开关SP05处于“NORM”状态， SP06处于“RUN” 状态；SWITCH单元的开关SWB、SWA为“11”，SWITCH单元的总清开关CLR（101）清零。5.执行程序,流程图如下：六、实验结果：（1）取in指令送IR：（2）采集从数据开关输入的数据07H并送R0：（3）取循环左移RLC指令： （4）将R0的内容送74299芯片并循环左移一次送R0：（5）第二次循环左移：（6）再次IN指令（7）将数据开关输入的数送R0；（8）取循环右移指令：（9）右移的结果：（10）取带仅为加指令：（11）最后结果：七、实验总结通过本次试验，更直观生动的为我们展示了计算机内部是怎样的结果，程序