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计算机组成原理课程设计

一、基本要求：设计一台模型计算机

具体内容： 1. 数据格式和指令系统 2. 数据通路

3. 时序系统 4. 微指令格式

5. 微程序控制器 6. 微程序流程图

7. 微程序代码表

二、模型机设计

1. 数据格式和指令系统的约定

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：

7 6 5 4 3 2 1 0

符号数据

其中 : 第 7 位为符号位，数值表示范围是： -1 ≤X ＜1。

2) 指令系统

模型机设计四大类指令共 16 条，其中包括算术逻辑指令( 9 条)、 I ／O 指令( 4 条)、

访内及转移指令( 2 条)和停机指令( 1 条)。

因为指令系统共 16 条指令，所以操作码是 4 位。

由于模型机机器字长为 8 位，故设计单字长指令和双字长指令供使用。

(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：

7 6 5 4 3 2 1 0

OP-CODE Rs Rd

其中， OP-CODE 为操作码， Rs 为源寄存器， Rd 为目的寄存器，并规定： 9 条算术逻辑指

令的名称、功能和具体格式。

(2) 访内指令及转移指令

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：

7 6 5 4 3 2 1 0

0 0 X OP-CODE Rd

其中， OP-CODE 为操作码， Rd 为目的寄存器， D 为位移量 (正负均可 )，X 为寻址方式，

其定义如下：

寻址方式有效地址说明

00 E=D 直接寻址

01 E=(D) 间接寻址

10 E=(R2)+D R2 变址寻址

11 E=(PC)+D 相对寻址

(3) 输入输出指令

格式如下：

7 6 5 4 3 2 1 0

OP-CODE addr Rd

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 ”中的数码快作为输出设备。

(4) 停机指令

格式如下：

7 6 5 4 3 2 1 0

OP-CODE 0 0 0 0

这类指令只有一条，即停机指令 HALT

(5) 模型机指令系统

指令类型操作名称及用法功能指令格式

MOVRs,Rd 传送 (Rs)->Rd 1

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