复杂模型机实验报告
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一、课程设计题目
复杂模型机设计
计算机科学与技术xx专业10年级网络2班xx
二、课程设计目的
1．在掌握“TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统”部件单元电路的基础上，通过对一个简单计算机的设计，以达到对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。
2．通过模型机的设计和调试，连贯运用计算机组成原理课程学到的知识，建立计算机整机概念，加深计算机“时空”概念的理解。
3．培养独立工作和创新思维的能力，取得设计与调试的实践经验。
三、主要内容
综合运用所学计算机原理知识，利用TDN-CM++教学实验系统设计并实现的模型机。设计总体结构及机器指令、微指令。根据设计的接线图搭好模型机电路，利用设计的指令编写程序并在机器上运行。
四、设计要求
在掌握“TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统”原理的基础上，以此实验系统为平台，设计一台微程序控制的模型计算机。
1．设计模型机硬件（需含计算机基本组成，即CPU、内存、I/O接口、输入设备、输出设备、总线等，CPU为微程序控制器类型），设计总体结构及数据通路框图。
2．设计模型机指令系统（含设计机器指令、微指令格式、每条指令所对应
的微程序等）。
3．利用模型机指令系统，编写汇编语言程序，分别完成下列功能：
（1）将数据输入开关上的数据在LED上显示出来。
（2）编程序完成功能：LED上的数从1以步长1往上递增。
（3）编程序完成功能：S=1+2+3+4+5+?，要求在LED上循环显示结果1、3、6、0A、?。调试、运行通过后将程序写在下面。
4．根据以上软硬件设计，在“TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统”上调试，检测实现的功能是否达到设计要求。
5．撰写课程设计报告（文件名：学号姓名.doc），课程设计报告中所规定的图文齐全、符合要求、结构合理、文章通顺；能对实验中出现的问题提出改进意见并加以分析说明。
五、进度安排
本学期第17-18周。
6月11日-6月12日：资料查找、设计总体结构及数据通路框图。 6月13日-6月14日：设计模型机指令系统。 6月15日-6月20日：搭建模型机、整机调试。
6月21日-6月22日：资料整理、课程设计说明书编写。
六、完成后应上交的材料
一、数据格式及指令系统
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，其格式如下：
其中，第7位为符号位，数值表示范围是：-2≤X＜2-1。
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2.指令格式
模型机设计4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。
(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：
其中，OP-CODE为操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器，并规定：
(2)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)，指令格式如下：
9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表1。
其中，OP-CODE为操作码，Rd为目的寄存器，D为位移量(正负均可)，M为寻址方式，其定义如下：
本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。
(3)输入输出（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：
其中，addr=01时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为入设备，addr=10时，选中“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。
(4)停机指令停机指令格式如下：
7 6 5 4 3 2 1 0
HALT指令，用于实现停机操作。
3、指令系统
