实验六复杂模型机的设计与实现

实验五复杂模型机的设计与实现一、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计算机。二、实验设备Dais-CMX16+计算机组成原理教学实验系统一台，实验用导线若干。三、数据格式及指令系统数据格式模型机 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 采用定点补码表示数据，且字长为8位，其格式如下：76543210符号尾　　数其中第7位为符号位，数值表示范围是：-1≤X＜1。指令格式模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及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：76543210OP-CODERsRd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00011011R0R1R2R3其中R0=CL;R1=CH;R2=DL;R3=DH9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表5-1。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）、结果为零或有进位转移指令（BZC），指令格式为：7654321000M2OP-CODERdD（低八）D（高八）其中“00M”为源码段，2OP-CODE为目的码段（LDA、STA指令使用）。D为十六位地址段（低八在前，高八随后），M为源寻址模式，其定义如下：寻址模式M有效地址E说明00011011E=DE=(D)E=(SP)+DE=(PC)+D直接寻址间接寻址SP变址寻址相对寻址⑶I/O指令输入（IN）和输出（OUT）指令采用单字节指令，其格式如下：76543210OP-CODE00Rd⑷停机指令指令格式如下：76543210OP-CODE0000HALT指令，用于实现停机操作。指令系统本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令9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。下表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。表5-1助记符指令格式功　能LDAM,D,Rd00M00RdE→RdSTAM,D,Rd00M01RdRd→EJMPM,D00M1000E→PCBZCM,D00M1100当CY=1或Z=1时，E→PCMOVRd,Rs0100RsRdRs→RdADCRd,Rs0101RsRdRs+Rd+CY→RdSBCRd,Rs0110RsRdRs-Rd-CY→RdANDRd,Rs0111RsRdRs∧Rd→RdCLRRd100000Rd0→RdINCRd100100RdRd+1→RdCPLRd101000RdRd→RdRRCRd101100RdCY→RdRLCRd110000RdCY→RdINRd,I/O110100RdI/O→RdOUTRd,I/O111000RdRd→I/OHALT11110000停机图5-1复杂模型机微程序 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图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，并将二进制代码表转换成十六进制格式文件。M23M22M21M20M19M18M17M16M15M14M13M12M11M10M9M8M7M6M5M4M3M2M1M0E/MIPMWRR/M目的编码OPMCNS2S1S0源编码XPWALUIuIEIRIczIds源编码目的编码M10M9M8功能M19M18M17功能X2X1X0O2O1O0111禁止111禁止110ALU110MAR101SP101BX100IOR100AX011MRD011SP010XRD010IOW001RRD001XWR000PC000RWR实验所用的机器指令程序：地址指令代码助记符功能000D0INR0iol→r0001D2INR2ioL→r200258ADCR0,R2r0+r2→r000341MOVR1,R0r0→r1004C0RLCR0rlcr00050C0000BZC000Hbzc000h008F0HALT停机四、实验方法㈠键盘操作⑴首先卸去实验连接，然后按如下操作，把系统工作方式设为“微控／在线”。在待命状态0下按【减址】键，LCD显示器显示工作模式选项：Dais-CMX16+’XXXKLDPLD选择手动模式按【增址】键，将光标移到“MUD”微程序模式，按【减址】键确定后，系统先询问用户是否使用搭接方式，按【增址】键选择“y”（搭接）或“n”（在线），按【减址】键确定：Dais-CMX16+’mudlst/nI/Oy/nDais-CMX16+’mudlsty/I/Oy/n是，选择搭接方式，须连线否，选择在线方式，零连线接着系统询问用户是否使用扩展I/O方式，按【增址】键选择“y”（扩展I/O）或“n”（微控制器关联），按【减址】键确定：Dais-CMX16+’mudlsty/nI/O/nDais-CMX16+’mudlsty/nI/Oy/是，扩展I/O方式否，选择微控制器关联方式确定设置后，系统返回待命状态0。Dais-CMX16+’mud设置完毕，返回待命状态⑵机器程序与对应的微控制程序的写入：在待令状态下，键入数字键“4”（复杂模型机代号），然后再键入【减址】命令键，实验装置自动装载由数字键定义的模型机机器程序及对应的微程序，装载完毕自动返待令态。⑶运行程序①单拍运行：每按一次【单拍】按钮模型机运行一拍，系统提供可变时序，非“取指”微周期它的节拍按→T1→T3→T4→次序循环，在取指微周期按→T1→T2→T3→T4→次序循环。②微单步：每按一次【单步】命令键运行一条微指令，对照微程序流程，观察微址是否和流程一致。对照微指令表，观察执行结果是否和理论值一致。③宏运行（指令单步或宏调用）：每按动一次【宏运】命令键，运行一条机器指令。对照机器指令程序，观察PC地址是否和流程一致。④程序运行与暂停：按动【运行】命令键使模型机进入实时运行状态；在实时运行状态按左下方任一数字键即可暂停模型机程序的运行，以便实验者查看模型机现场。㈡联机运行双击桌面“Dais-CMX集成开发环境”图标进入联机模式在联机状态下，首先应打开（复杂模型机机器指令及对应微指令代码文件），然后点击工具栏“装载”按钮开始装载，如源程序无语法错误即可完成装载，进入调试状态。可点击工具栏快捷按钮，详细操作如下：单节拍：单击菜单“运行→单拍运行微指令”命令或单击工具栏“单拍”按钮，以单节拍方式按T1~T4顺序逐步运行微程序。单周期：单击菜单“运行→单步运行微指令”命令或单击工具栏“微单步”按钮，以单周期（T1~T4为一个机器周期）方式逐步运行微程序。　应用级调试在机器指令的层面进行逐步调试，面向应用程序，帮助用户了解机器指令的执行结果。单步机器指令：单击菜单“运行→单步运行机器指令”命令或单击工具栏“单步”按钮，以逐步指令方式执行机器程序，遇CALL调用时跟踪进入。宏单步机器指令：单击菜单“运行→宏单步运行机器指令”命令或单击工具栏“宏单步”按钮，以逐步指令方式执行机器程序，遇CALL调用时跨越执行。　全速运行单击菜单“运行→全速运行”命令或单击工具栏“运行”按钮，忽略实现细节，以全速方式运行机器指令、微指令，用来验证应用程序的运行结果。　暂停与复位暂停：当实验系统进入全速运行、自动单步等状态时，可随时单击菜单“运行→暂停”命令或单击工具栏“暂停”按钮，使实验系统暂停当前运行的程序，并展现暂停后的模型机现场，帮助用户观察各部件的状态。复位：在待命状态下，单击菜单“运行→复位”命令或单击工具栏“复位”按钮，可对模型机进行复位操作，初始化所有寄存器和标志位。注：复位操作不会破坏程序存储器、微程序存储器的内容。表5-2　复杂模型机微指令表微址M23M22M21M20M19M18M17M16代码M15M14M13M12M11M10M9M8代码M7M6M5M4M3M2M1M0代码后续微址说明E/MIPMWRR/Mo2o1o0OPMCNS2S2S0X2X1X0XPWALUIuIEIRIczIds00011111111ff11111111ff11111111ff+1空操作00110111111bf11111011fb11111010fa可变ibus→ir400011100017111111011fb11101101ed001Em→rd408010111115f11111001fb11101101ed001rd→Em410001111113f11000110c6001011012d001bx→pc41811111111ff11000110ff11110100f4420+cz条件变址42011111111ff11111111ff11101101ed001空操作421001111113f11000110c6001011012d001bx→pc60011111010fa11111011fb11111111ff+1Em→bl60110111011bb11111011fb11111111ff+1Em→bh60210111100bc11000110c60010011026400+opbx→ar62011111010fa11111011fb11111111ff+1Em→bl62110111011bb11111011fb11111111ff+1Em→bh62211111100fc11000110c611111111ff+1bx→ar623011110107a11111011fb001011112f602Em→bx64011111010fa11111011fb11111111ff+1Em→bl64110111011bb11111011fb11111111ff+1Em→bh64211111000f811111101fd001011112f663ri→ax64311111010FA0110011066001011112F602A+B→BX续下表…………继上表微址M23M22M21M20M19M18M17M16代码M15M14M13M12M11M10M9M8代码M7M6M5M4M3M2M1M0代码后续微址说明E/MIPMWRR/Mo2o1o0OPMCNS2S2S0X2X1X0XPWALUIuIEIRIczIds66011111010fa11111011fb11111111ff+1Em→bl66110111011bb11111011fb11111111ff+1Em→bh66211111000f811111000f8001111113f+1pc→ax66311111000f811110110F6001011112f643aX-168011110001f111111001f9011011016d001rs→rd6a011111010fa10111001b9010111115f+1rs→bl6a111111000f811111001f911011111df+1rd→al6a211110001f10100011046010011014d001a+b+c→rd6c011111010fa10111001b9010111115f+1rs→bl6c111111000f811111001f911011111df+1rd→al6c211110001f1010011104e010011014d001a-b-c→rd6e011111010fa10111001b9010111115f+1rs→bl6e111111000f811111001f911011111df+1rd→al6e211110001f111101110ee010011014d001a&b→rd70011110001f111011110de010011014d0010→rd72011111000f811111001f911011111df+1rd→al72111110001f111110110f6010011014d001a+1→rd74011111000f811111001f911011111df+1rd→al74111110001f111001110ce010011014d001a取反→rd76011111000f811111001f911011111df+1rd→al76111110001f1010111105e010011014d001ac右移→rd78011111000f811111001f911011111df+1rd→al78111110001f10101011056010011014d001ac左移→rd7a011110001f111111100fc011011016d001i/o→rd7c011110101f511111001f911101101ed+1rd→i/o7e011111000f811111000f8000111111f+1pc→ax7e1001111113f11010110d6000011010d001a-1→pc 实验报告 化学实验报告单总流体力学实验报告观察种子结构实验报告观察种子结构实验报告单观察种子的结构实验报告单 总结本次复杂模型机的机器指令类型。将实验时用到的那几条机器指令转化成对应的微指令。以单拍方式进行描述。自己设计1条机器指令，并设计这条机器指令对应的微指令。