實驗六復雜模型機的設(shè)計與實現(xiàn)Word版

1、傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！實驗五 復雜模型機的設(shè)計與實現(xiàn)一、實驗?zāi)康木C合運用所學計算機原理知識，設(shè)計并實現(xiàn)較為完整的計算機。二、實驗設(shè)備dais-cmx16+計算機組成原理教學實驗系統(tǒng)一臺，實驗用導線若干。三、數(shù)據(jù)格式及指令系統(tǒng)1. 數(shù)據(jù)格式模型機規(guī)定采用定點補碼表示數(shù)據(jù)，且字長為8位，其格式如下：76 5 4 3 2 1 0符號尾數(shù)其中第7位為符號位，數(shù)值表示范圍是：-1x1。2. 指令格式模型機設(shè)計四大類指令共16條，其中包括算術(shù)邏輯指令、i/o指令、訪問及轉(zhuǎn)移指令和停機指令。 算術(shù)邏輯指令設(shè)計9條算術(shù)邏輯指令并用單字節(jié)表示，尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如

2、下：7 6 5 43 21 0op-codersrd其中，op-code為操作碼，rs為源寄存器，rd為目的寄存器，并規(guī)定：rs或rd選定的寄存器00011011r0r1r2r3其中r0=cl;r1=ch;r2=dl;r3=dh9條算術(shù)邏輯指令的名稱、功能和具體格式見表5-1。 訪問指令及轉(zhuǎn)移指令模型機設(shè)計2條訪問指令，即存數(shù)（sta）、取數(shù)（lda），2條轉(zhuǎn)移指令，即無條件轉(zhuǎn)移（jmp）、結(jié)果為零或有進位轉(zhuǎn)移指令（bzc），指令格式為：76 5 43 21 000m2op-coderdd（低八）d（高八）其中“0 0 m ”為源碼段，2op-code為目的碼段（lda、sta指令使用）。d為

3、十六位地址段（低八在前，高八隨后），m為源尋址模式，其定義如下：傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！尋址模式m有效地址e說 明00011011 e = d e = (d) e = (sp)+d e = (pc)+d 直接尋址 間接尋址 sp變址尋址 相對尋址 i/o指令輸入（in）和輸出（out）指令采用單字節(jié)指令，其格式如下：7 6 5 43 21 0op-code0 0rd 停機指令指令格式如下：7 6 5 43 21 0op-code0 00 0halt指令，用于實現(xiàn)停機操作。3. 指令系統(tǒng)本模型機共有16條基本指令，其中算術(shù)邏輯指令9條，訪問內(nèi)存指令和程序控制指令4條

4、，輸入輸出指令2條，其它指令1條。下表列出了各條指令的格式、匯編符號、指令功能。 表5-1助記符指令格式功能lda m,d,rd00m00rderdsta m,d,rd00m01rdrdejmp m,d00m1000epcbzc m,d00m1100當cy=1或z=1時，epcmov rd,rs0100rsrdrsrdadc rd,rs0101rsrdrs+rd+cyrdsbc rd,rs0110rsrdrs-rd-cyrdand rd,rs0111rsrdrsrdrdclr rd100000rd0rdinc rd100100rdrd+1rdcpl rd101000rdrdrdrrc rd10

5、1100rdcyrdrlc rd110000rdcyrdin rd,i/o110100rdi/ordout rd,i/o111000rdrdi/ohalt11110000停機傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！圖5-1復雜模型機微程序流程圖按照系統(tǒng)建議的微指令格式，參照微指令流程圖，將每條微指令代碼化，譯成二進制代碼，并將二進制代碼表轉(zhuǎn)換成十六進制格式文件。m23m22m21m20m19m18m17m16m15m14m13m12m11m10m9m8m7m6m5m4m3m2m1m0e/mipmwrr/m目的編碼opmcns2

6、s1s0源編碼xpwaluiuieiriczids源編碼目的編碼m10m9m8功能m19m18m17功能x2x1x0o2o1o0111禁止111禁止110alu110mar101sp101bx100ior100ax011mrd011sp010xrd010iow001rrd001xwr000pc000rwr實驗所用的機器指令程序：地址指令代碼助記符功能000d0in r0iolr0001d2in r2iolr200258adc r0,r2r0+r2r000341mov r1,r0r0r1004c0rlc r0rlc r00050c 00 00bzc 000hbzc 000h008f0halt停機

7、四、實驗方法鍵盤操作首先卸去實驗連接，然后按如下操作，把系統(tǒng)工作方式設(shè)為“微控在線”。在待命狀態(tài)0下按【減址】鍵，lcd顯示器顯示工作模式選項：dais-cmx16+ xxx kld mud pld選擇手動模式按【增址】鍵，將光標移到“mud”微程序模式，按【減址】鍵確定后，系統(tǒng)先詢問用戶是否使用搭接方式，按【增址】鍵選擇“y”（搭接）或“n”（在線），按【減址】鍵確定：傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！dais-cmx16+ mud lst y/n i/o y/ndais-cmx16+ mud lst y/n i/o y/n是，選擇搭接方式，須連線否，選擇在線方式，零連線

8、接著系統(tǒng)詢問用戶是否使用擴展i/o方式，按【增址】鍵選擇“y”（擴展i/o）或“n”（微控制器關(guān)聯(lián)），按【減址】鍵確定：dais-cmx16+ mud lst y/n i/o y/ndais-cmx16+ mud lst y/n i/o y/n是，擴展i/o方式否，選擇微控制器關(guān)聯(lián)方式確定設(shè)置后，系統(tǒng)返回待命狀態(tài)0。dais-cmx16+ mudm設(shè)置完畢，返回待命狀態(tài)機器程序與對應(yīng)的微控制程序的寫入：在待令狀態(tài)下，鍵入數(shù)字鍵“4”（復雜模型機代號），然后再鍵入【減址】命令鍵，實驗裝置自動裝載由數(shù)字鍵定義的模型機機器程序及對應(yīng)的微程序，裝載完畢自動返待令態(tài)。運行程序單拍運行：每按一次【單拍】按

9、鈕模型機運行一拍，系統(tǒng)提供可變時序，非“取指”微周期它的節(jié)拍按t1t3t4次序循環(huán)，在取指微周期按t1t2t3t4 次序循環(huán)。微單步：每按一次【單步】命令鍵運行一條微指令，對照微程序流程，觀察微址是否和流程一致。對照微指令表，觀察執(zhí)行結(jié)果是否和理論值一致。宏運行（指令單步或宏調(diào)用）：每按動一次【宏運】命令鍵，運行一條機器指令。對照機器指令程序，觀察pc地址是否和流程一致。程序運行與暫停：按動【運行】命令鍵使模型機進入實時運行狀態(tài)；在實時運行狀態(tài)按左下方任一數(shù)字鍵即可暫停模型機程序的運行，以便實驗者查看模型機現(xiàn)場。聯(lián)機運行雙擊桌面“dais-cmx 集成開發(fā)環(huán)境”圖標進入聯(lián)機模式在聯(lián)機狀態(tài)下，首

10、先應(yīng)打開mxj4.asm（復雜模型機機器指令及對應(yīng)微指令代碼文件），然后點擊工具欄“裝載”按鈕開始裝載，如源程序無語法錯誤即可完成裝載，進入調(diào)試狀態(tài)?？牲c擊工具欄快捷按鈕，詳細操作如下：l 單節(jié)拍：單擊菜單“運行 單拍運行微指令”命令或單擊工具欄“單拍”按鈕，以單節(jié)拍方式按t1t4順序逐步運行微程序。l 單周期：單擊菜單“運行 單步運行微指令”命令或單擊工具欄“微單步”按鈕，以單周期（t1t4為一個機器周期）方式逐步運行微程序。傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！應(yīng)用級調(diào)試在機器指令的層面進行逐步調(diào)試，面向應(yīng)用程序，幫助用戶了解機器指令的執(zhí)行結(jié)果。l 單步機器指令：單擊菜單“

11、運行 單步運行機器指令”命令或單擊工具欄“單步”按鈕，以逐步指令方式執(zhí)行機器程序，遇call調(diào)用時跟蹤進入。l 宏單步機器指令：單擊菜單“運行 宏單步運行機器指令”命令或單擊工具欄“宏單步”按鈕，以逐步指令方式執(zhí)行機器程序，遇call調(diào)用時跨越執(zhí)行。全速運行單擊菜單“運行 全速運行”命令或單擊工具欄“運行”按鈕，忽略實現(xiàn)細節(jié)，以全速方式運行機器指令、微指令，用來驗證應(yīng)用程序的運行結(jié)果。暫停與復位暫停：當實驗系統(tǒng)進入全速運行、自動單步等狀態(tài)時，可隨時單擊菜單“運行 暫?！泵罨騿螕艄ぞ邫凇皶和！卑粹o，使實驗系統(tǒng)暫停當前運行的程序，并展現(xiàn)暫停后的模型機現(xiàn)場，幫助用戶觀察各部件的狀態(tài)。復位：在待命狀

12、態(tài)下，單擊菜單“運行 復位”命令或單擊工具欄“復位”按鈕，可對模型機進行復位操作，初始化所有寄存器和標志位。注：復位操作不會破壞程序存儲器、微程序存儲器的內(nèi)容。表5-2復雜模型機微指令表微址00002)1)m23m22m21m20m19m18m17m16代碼m15m14m13m12m11m10m9m8代碼m7m6m5m4m3m2m1m0代碼后續(xù)微址說明e/mipmwrr/mo2o1o0opmcns2s2s0x2x1x0xpwaluiuieiriczids00011111111ff11111111ff11111111ff+1空操作00110111111bf11111011fb11111010fa

13、可變ibusir400011100017111111011fb11101101ed001emrd408010111115f11111001fb11101101ed001rdem410001111113f11000110c6001011012d001bxpc41811111111ff11000110ff11110100f4420+cz條件變址42011111111ff11111111ff11101101ed001空操作421001111113f11000110c6001011012d001bxpc60011111010fa11111011fb11111111ff+1embl60110111011

14、bb11111011fb11111111ff+1embh60210111100bc11000110c60010011026400+opbxar62011111010fa11111011fb11111111ff+1embl62110111011bb11111011fb11111111ff+1embh62211111100fc11000110c611111111ff+1bxar623011110107a11111011fb001011112f602embx64011111010fa11111011fb11111111ff+1embl傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！641101

15、11011bb11111011fb11111111ff+1embh64211111000f811111101fd001011112f663riax64311111010fa0110011066001011112f602a+bbx續(xù)下表繼上表微址00002)1)m23m22m21m20m19m18m17m16代碼m15m14m13m12m11m10m9m8代碼m7m6m5m4m3m2m1m0代碼后續(xù)微址說明e/mipmwrr/mo2o1o0opmcns2s2s0x2x1x0xpwaluiuieiriczids66011111010fa11111011fb11111111ff+1embl66110

16、111011bb11111011fb11111111ff+1embh66211111000f811111000f8001111113f+1pcax66311111000f811110110f6001011112f643ax-168011110001f111111001f9011011016d001rsrd6a011111010fa10111001b9010111115f+1rsbl6a111111000f811111001f911011111df+1rdal6a211110001f10100011046010011014d001a+b+crd6c011111010fa10111001b9010

17、111115f+1rsbl6c111111000f811111001f911011111df+1rdal6c211110001f1010011104e010011014d001a-b-crd6e011111010fa10111001b9010111115f+1rsbl6e111111000f811111001f911011111df+1rdal6e211110001f111101110ee010011014d001a&brd70011110001f111011110de010011014d0010rd72011111000f811111001f911011111df+1rdal72111110001f111110110f6010011014d001a+1rd74011111000f811111001f911011111df+1rdal74111110001f111001110ce010011014d001a取反rd76011111000f811111001f911011111df+1rdal76111110001f1010111105e010011014d001ac右移rd78011111000f811111001f911011111df+1rdal78111110001f101010110560100110