复杂模型机设计实验 一、 实验目的 综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。 二、 实验设备 TDN－CM＋计算机组成原理教学实验系统。 三、 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： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 尾 数 2. 指令格式 模型机设计四大类指令共十六条，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7 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： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 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： rs 或 rd 选定的寄存器 00 01 10 R0 R1 R2 7 条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表 2) 访存指令及转移指令 模型机设计2 条访存指令――存数（STA）和取数（LDA），2 条转移指令――无条件转移（JMP）和结果为零或有进位转移指令（BZC），这 4条指令长度为 2 个字节，其指令格式为： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 M OP－CODE rd D 其中，OP－CODE 为操作码，rd 为目的寄存器地址（LDA、STA 指令使用）。D 为偏移量（正负均可），M 为寻址模式，其定义如下： 寻址模式 M 有效地址 E 说明 00 01 10 11 E＝D E＝（D） E＝（RI）＋D E＝（PC）＋D 直接寻址 间接寻址 RI 变址寻址 相对寻址 本模型机规定变址寄存器 RI 指定为寄存器 R2。 3) 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： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OP－CODE addr rd 其中，addr＝01 时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr＝10 时，选中“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。 4) 停机指令 指令格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OP－CODE 00 00 HALT 指令用于实现停机操作。 3. 指令系统 本模型机共有 16 条基本指令，其中算术逻辑指令7 条，访存指令和程序控制指令4 条，输入输出指令2 条，其它指令1 条，表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。 表1 助记符号 指令格式 功能 CLR rd MOV rs，rd ADC rs，rd SBC rs，rd INC rd AND rs，rd COM rd RRC rs，rd RLC rs，rd 1000 rs rd 1001 rs rd 1010 rs rd 1011...
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