实验六复杂模型机的设计与实现.docx

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实验六复杂模型机的设计与实现
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,设计并实现较为完好的计算机。
二、实验设施
Dais-CMX16+计算机构成原理教课实验系一致台,实验用导线若干。
三、数据格式及指令系统
数据格式
模型机规定采纳定点补码表示数据,且字长为8位,其格式以下:
76543210
符号尾数
此中第7位为符号位,数值表示范围是:-1≤X<1。

模型机设计四大类指令共16条,此中包含算术逻辑指令、I/O指令、接见及转移指令和
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,寻址方式采纳存放器直接寻址,其格式以下:
7654
32
10
OP-CODERsRd
此中,OP-CODE为操作码,Rs为源存放器,Rd为目的存放器,并规定:
Rs或Rd
选定的存放器
00
R0
01
R1
10
R2
11
R3
此中R0=CL;R1=CH;R2=DL;R3=DH
9条算术逻辑指令的名称、功能和详细格式见表5-1。
⑵接见指令及转移指令
模型机设计2条接见指令,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:
76543210
00M2OP-CODERd
D(低八)
D(高八)
此中“00M”为源码段,2OP-CODE为目的码段(LDA、STA指令使用)。D为十六
位地点段(低八在前,高八随后),M为源寻址模式,其定义以下:
寻址模式M有效地点E说明
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
00
E=D
直接寻址
01
E=(D)
间接寻址
10
E=(SP)+D
SP变址寻址
11
E=(PC)+D
相对寻址
I/O指令
输入(IN)和输出(OUT)指令采纳单字节指令,其格式以下:
7654
32
10
OP-CODE
00
Rd
⑷停机指令
指令格式以下:
7654
32
10
OP-CODE
00
00
HALT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,此中算术逻辑指令
9条,接见内存指令和程序控制指令4
条,输入输出指令
2条,其余指令
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,Rd
0
0
M
00
Rd
E→Rd
STAM,D,Rd
0
0
M
01
Rd
Rd→E
JMPM,D
0
0
M
10
00
E→PC
BZCM,D
0
0
M
11
00
当CY=1或Z=1时,E→PC
MOVRd,Rs
0
1
0
0
Rs
Rd
Rs→Rd
ADCRd,Rs
0
1
0
1
Rs
Rd
Rs+Rd+CY→Rd
SBCRd,Rs
0
1
1
0
Rs
Rd
Rs-Rd-CY→Rd
ANDRd,Rs
0
1
1
1
Rs
Rd
Rs∧Rd→Rd
CLRRd
1
0
0
0
00
Rd
0→Rd
INCRd
1
0
0
1
00
Rd
Rd+1→Rd
CPLRd
1
0
1
0
00
Rd
Rd→Rd
RRCRd
1
0
1
1
00
Rd
CY→Rd
RLCRd
1
1
0
0
00
Rd
CY→Rd
INRd,I/O
1
1
0
1
00
Rd
I/O→Rd
OUTRd,I/O
1
1
1
0
00
Rd
Rd→I/O
HALT
1
1
1
1
00
00
停机
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
图5-1复杂模型机微程序流程图
依据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,并将二进制代码表变换成十六进制格式文件。
M23M22M21M20M19M18M17M16M15M14M13M12M11M10M9M8M7M6M5M4M3M2M1M0
E/MIPMWRR/M目的编码OPMCNS2S1S0源编码XPWALUIuIEIRIczIds
实验六复杂模型机的设计与实现
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实验六复杂模型机的设计与实现
源编码
M10
M9
M8
功能
X2
X1
X0
1
1
1
严禁
1
1
0
ALU
1
0
1
SP
1
0
0
IOR
0
1
1
MRD
0
1
0
XRD
0
0
1
RRD
0
0
0
PC
实验所用的机器指令程序:
地点
指令代码
助记符
000
D0
INR0
001
D2
INR2
002
58
ADCR0,R2
003
41
MOVR1,R0
004
C0
RLCR0
005
0C0000
BZC000H
008
F0
HALT

目的编码
M19M18M17
功能
O2O1O0
111严禁
110MAR
101BX
100AX
011SP
010IOW
001XWR
000RWR
功能
IOL→R0
IOL→R2
R0+R2→R0
R0→R1
RLCR0
BZC000H
停机
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
四、实验方法
㈠键盘操作
⑴第一卸去实验连结,而后按以下操作,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+’XXX
KLDMUDPLD
选择手动模式
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
按【增址】键,将光标移到“MUD”微程序模式,按【减址】键确立后,系统先咨询
用户能否使用搭接方式,按【增址】键选择“y”(搭接)或“n”(在线),按【减址】键确立:
实验六复杂模型机的设计与实现
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实验六复杂模型机的设计与实现
Dais-CMX16+

’mud

Dais-CMX16+

’mud
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实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
lst

y/nI/Oy/n

lsty/

nI/Oy/n
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
是,选择搭接方式,须连线

否,选择在线方式,零连线
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
接着系统咨询用户能否使用扩展I/O方式,按【增址】键选择“y”(扩展I/O)或“n”
(微控制器关系),按【减址】键确立:
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
Dais-CMX16+

’mud

Dais-CMX16+

’mud
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
lsty/nI/O

y/n

lsty/n

I/Oy/

n
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
是,扩展

I/O

方式

否,选择微控制器关系方式
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
确立设置后,系统返回待命状态0。
Dais-CMX16+’mud
M
设置完成,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),而后再键入【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,装载完成自动返待令
态。
⑶运转程序
①单拍运转:每按一次【单拍】按钮模型机运转一拍,系统供给可变时序,非
“取指”
微周期它的节拍按
→T1→T3→T4→序次循环,在取指微周期按
→T1→T2→T3→T4→序次
循环。
②微单步:每按一次【单步】命令键运转一条微指令,比较微程序流程,察看微址能否和流程一致。比较微指令表,察看履行结果能否和理论值一致。
③宏运转(指令单步或宏调用):每按动一次【宏运】命令键,运转一条机器指令。比较机器指令程序,察看PC地点能否和流程一致。
④程序运转与暂停:按动【运转】命令键使模型机进入及时运转状态;在及时运转状态按左下方任一数字键即可暂停模型机程序的运转,以便实验者查察模型机现场。
㈡联机运转
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,第一应翻开(复杂模型机机器指令及对应微指令代码文件),
而后点击工具栏“装载”按钮开始装载,如源程序无语法错误即可达成装载,进入调试状态。
可点击工具栏快捷按钮,详尽操作以下:
单节拍:单击菜单“运转→单拍运转微指令”命令或单击工具栏“单拍”按钮,以单节拍方式按T1~T4次序逐渐运转微程序。
单周期:单击菜单“运转→单步运转微指令”命令或单击工具栏“微单步”按钮,
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
以单周期(T1~T4为一个机器周期)方式逐渐运转微程序。
应用级调试
在机器指令的层面进行逐渐伐试,面向应用程序,帮助用户认识机器指令的履行结果。
单步机器指令:单击菜单“运转→单步运转机器指令”命令或单击工具栏“单步”
按钮,以逐渐指令方式履行机器程序,遇CALL调用时追踪进入。
宏单步机器指令:单击菜单“运转→宏单步运转机器指令”命令或单击工具栏“宏
单步”按钮,以逐渐指令方式履行机器程序,遇CALL调用时超越履行。
全速运转
单击菜单“运转→全速运转”命令或单击工具栏“运转”按钮,忽视实现细节,以全速方式运转机器指令、微指令,用来考证应用程序的运转结果。
暂停与复位
暂停:当实验系统进入全速运转、自动单步等状态时,可随时单击菜单“运转→暂停”命令或单击工具栏“暂停”按钮,使实验系统暂停目前运转的程序,并显现暂停后的模型机现场,帮助用户察看各零件的状态。
复位:在待命状态下,单击菜单“运转→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,初始化全部存放器和标记位。注:复位操作不会损坏程序储存器、微程序储存器的内容。
表5-2
复杂模型机微指令表
M2322M2120M1918M17M16
M15M14M13M12M11M10M9M8
M7M6M5M4M3M2M1M0
微址
代码
MCNS2S2S0X2X1X0
代码
XPWALUIuIEIRIczds
代码后续微址
说明
E/MIPMWR/Mo2o1o0OP
000
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
空操作
001
1
0
1
1
1
1
1
1
BF
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
1
1
0
1
0
FA
可变
IBUS→IR
400
0
1
1
1
0
0
0
1
71
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
0
1
1
0
1
ED
001
EM→RD
408
0
1
0
1
1
1
1
1
5F
1
1
1
1
1
0
0
1
FB
1
1
1
0
1
1
0
1
ED
001
RD→EM
410
0
0
1
1
1
1
1
1
3F
1
1
0
0
0
1
1
0
C6
0
0
1
0
1
1
0
1
2D
001
BX→PC
418
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
1
1
0
0
0
1
1
0
FF
1
1
1
1
0
1
0
0
F4
420+CZ条件变址
420
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
1
1
1
0
1
1
0
1
ED
001
空操作
421
0
0
1
1
1
1
1
1
3F
1
1
0
0
0
1
1
0
C6
0
0
1
0
1
1
0
1
2D
001
BX→PC
600
1
1
1
1
1
0
1
0
FA
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
EM→BL
601
1
0
1
1
1
0
1
1
BB
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
EM→BH
602
1
0
1
1
1
1
0
0
BC
1
1
0
0
0
1
1
0
C6
0
0
1
0
0
1
1
0
26
400+OP
BX→AR
620
1
1
1
1
1
0
1
0
FA
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
EM→BL
621
1
0
1
1
1
0
1
1
BB
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
EM→BH
622
1
1
1
1
1
1
0
0
FC
1
1
0
0
0
1
1
0
C6
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
BX→AR
623
0
1
1
1
1
0
1
0
7A
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
0
0
1
0
1
1
1
1
2F
602
EM→BX
640
1
1
1
1
1
0
1
0
FA
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
EM→BL
641
1
0
1
1
1
0
1
1
BB
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
EM→BH
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
642
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
1
0
1
FD
0
0
1
0
1
1
1
1
2F
663
RI→AX
643
1
1
1
1
1
0
1
0
FA
0
1
1
0
0
1
1
0
66
0
0
1
0
1
1
1
1
2F
602
A+B→BX
续下表
继上表
微址
M2322M2120M1918M17M16
代码
M15M14M13M12M11M10M9M8
M7M6M5M4M3M2M1M0
后续
说明
MCNS2S2S0X2X1X0
代码
XPWALUIuIEIRIczds
代码
E/MIPMWR/Mo2o1o0OP
微址
660
1
1
1
1
1
0
1
0
FA
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
EM→BL
661
1
0
1
1
1
0
1
1
BB
1
1
1
1
1
0
1
1
FB
1
1
1
1
1
1
1
1
FF
+1
EM→BH
662
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
0
0
1
1
1
1
1
1
3F
+1
PC→AX
663
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
0
1
1
0
F6
0
0
1
0
1
1
1
1
2F
643
AX-1
680
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
0
1
1
0
1
1
0
1
6D
001
RS→RD
6A0
1
1
1
1
1
0
1
0
FA
1
0
1
1
1
0
0
1
B9
0
1
0
1
1
1
1
1
5F
+1
RS→BL
6A1
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
1
1
0
1
1
1
1
1
DF
+1
RD→AL
6A2
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
0
1
0
0
0
1
1
0
46
0
1
0
0
1
1
0
1
4D
001
A+B+C→RD
6C0
1
1
1
1
1
0
1
0
FA
1
0
1
1
1
0
0
1
B9
0
1
0
1
1
1
1
1
5F
+1
RS→BL
6C1
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
1
1
0
1
1
1
1
1
DF
+1
RD→AL
6C2
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
0
1
0
0
1
1
1
0
4E
0
1
0
0
1
1
0
1
4D
001
A-B-C→RD
6E0
1
1
1
1
1
0
1
0
FA
1
0
1
1
1
0
0
1
B9
0
1
0
1
1
1
1
1
5F
+1
RS→BL
6E1
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
1
1
0
1
1
1
1
1
DF
+1
RD→AL
6E2
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
1
1
1
0
1
1
1
0
EE
0
1
0
0
1
1
0
1
4D
001
A&B→RD
700
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
1
1
0
1
1
1
1
0
DE
0
1
0
0
1
1
0
1
4D
001
0→RD
720
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
1
1
0
1
1
1
1
1
DF
+1
RD→AL
721
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
1
1
1
1
0
1
1
0
F6
0
1
0
0
1
1
0
1
4D
001
A+1→RD
740
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
1
1
0
1
1
1
1
1
DF
+1
RD→AL
741
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
1
1
0
0
1
1
1
0
CE
0
1
0
0
1
1
0
1
4D
001
A取反→RD
760
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
1
1
0
1
1
1
1
1
DF
+1
RD→AL
761
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
0
1
0
1
1
1
1
0
5E
0
1
0
0
1
1
0
1
4D
001
AC右移→RD
780
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
1
1
0
1
1
1
1
1
DF
+1
RD→AL
781
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
0
1
0
1
0
1
1
0
56
0
1
0
0
1
1
0
1
4D
001
AC左移→RD
7A0
1
1
1
1
0
0
0
1
F1
1
1
1
1
1
1
0
0
FC
0
1
1
0
1
1
0
1
6D
001
I/O→RD
7C0
1
1
1
1
0
1
0
1
F5
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
1
1
1
0
1
1
0
1
ED
+1
RD→I/O
7E0
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
0
0
0
1
1
1
1
1
1F
+1
PC→AX
7E1
0
0
1
1
1
1
1
1
3F
1
1
0
1
0
1
1
0
D6
0
0
0
0
1
1
0
1
0D
001
A-1→PC
五、实验报告
。
。以单拍方式进行描绘。
,并设计这条机器指令对应的微指令。
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现