计算机组成原理实验报告
学 院：软 件 学 院
专 业：软 件 工 程
年 级：201x级
学 号：
学 生 姓 名：
同组学生姓名：
实验课程名称：计 算 机 组 成 原 理 实 验
实 验 名 称：复杂模型机设计实验
指 导 教 师：
实 验 时 间：20xx年x月x 日
实 验 地 点：
一、 实验目的与要求
综合运用所学计算机组成原理知识，设计并实现较为完整的计算机。
二、 实验设备
PC 机一台，TD-CM3+或TD-CMX 实验系统一套。
三、 实验原理
下面讲述一下模型计算机的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，字长为８位，8 位全用来表示数据（最高位不表示符号），数值表示范围是： 0≤X≤28－1。
2．指令设计
模型机设计三大类指令共十五条，其中包括运算类指令、控制转移类指令，数据传送类指令。运算类指令包含三种运算，算术运算、逻辑运算和移位运算，设计有6 条运算类指令，分别为：ADD、AND、INC、SUB、OR、RR，所有运算类指令都为单字节，寻址方式采用寄存器直接寻址。控制转移类指令有三条HLT、JMP、BZC，用以控制程序的分支和转移，其中HLT为单字节指令，JMP 和BZC 为双字节指令。数据传送类指令有IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA 共6 条，用以完成寄存器和寄存器、寄存器和I/O、寄存器和存储器之间的数据交换，除MOV 指令为单字节指令外，其余均为双字节指令。
3．指令格式
所有单字节指令（ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT 和MOV）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：
IN 和OUT 的指令格式为：
其中括号中的1 表示指令的第一字节，2 表示指令的第二字节，OP-CODE 为操作码， RS为源寄存器，RD 为目的寄存器，P 为I/O 端口号，占用一个字节，系统的I/O 地址译码原理见图5-3-1（在地址总线单元）。
由于用的是地址总线的高两位进行译码，I/O 地址空间被分为四个区，如表5-3-1 所示：
系统设计五种数据寻址方式，即立即、直接、间接、变址和相对寻址，LDI 指令为立即寻址，LAD、STA、JMP 和BZC 指令均具备直接、间接、变址和相对寻址能力。
LDI 的指令格式如下，第一字节同前一样，第二字节为立即数。
LAD、STA、JMP 和BZC 指令格式如下。
其中M 为寻址模式，具体见表5-3-2，以R2 做为变址寄存器RI。
4．指令系统
本模型机共有 15 条基本指令，表5-3-3 列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
四、 实验步骤
1、实验接线：
2、实验步骤：
1. 按图5-3-6 连接实验线路，仔细检查接线后打开实验箱电源。
2. 写入实验程序，并进行校验，分两种方式，手动写入和联机写入。
1) 手动写入和校验
(1) 手动写入微程序
① 将时序与操作台单元的开关KK1 置为‘停止’档，KK3 置为‘编程’档，KK4 置为‘控存’档，KK5 置为‘置数’档。
② 使用CON 单元的SD05——SD00 给出微地址，IN 单元给出低8 位应写入的.数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN 单元的数据写到该单元的低8 位。
③ 将时序与操作台单元的开关KK5 置为‘加1’档。
④ IN 单元给出中8 位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN 单元的数据写到该单元的中8 位。IN 单元给出高8 位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN 单元的数据写到该单元的高8 位。
⑤ 重复①、②、③、④四步，将表5-3-5 的微代码写入2816 芯片中。
(2) 手动校验微程序
① 将时序与操作台单元的开关KK1 置为‘停止’档，KK3 置为‘校验’档，KK4 置为‘控存’档，KK5 置为‘置数’档。
② 使用CON 单元的SD05——SD00 给出微地址，连续两次按动时序与操作台的开关ST，MC 单元的指数据指示灯 M7——M0 显示该单元的低8 位。
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