《計算機組成原理》課程設計報告課程設計題目：兩個數的乘法運算小組成員：….完成日期：第十一周

模型機設計實驗一、實驗目的綜合運用所學計算機原理知識，設計并實現較為完整的模型計算機。其功能為：輸入兩個數，進行兩個正數（二進制4位）的乘法運算,輸出結果。二、實驗內容編寫程序，運行程序，觀察并記錄運行結果。三、實驗儀器1、ZY15CompSys12BB計算機組成原理及系統結構教學實驗箱一臺2、排線若干3、PC機一臺四、預備知識1、數據格式模型機規定采用定點補碼表示法表示數據，且字長為8位，其格式如下：數據位數DDDDDDDD2用途7符號6543尾數10其中第7位為符號位，數值表示范圍是：－1≤X＜127。2、指令格式模型機設計四大類指令共十六條，其中包括算術邏輯指令、I/O指令、訪問存儲器、轉指移令和停機指令。（1）算術邏輯指令設計9條算術邏輯指令并用單字節表示，尋址方式采用寄存器直接尋址，其格式如下：數據位數DDDDDDDD765432操作碼（OP-CODE）源寄存器（RS）目的寄存器（RD）10用途規定：選中的寄存器（RS或RD）R0R1R2寄存器的編碼000110算術邏輯指令的名稱、功能和具體格式見表2—3。（2）訪存指令及轉指移令模型機設計2條訪存指令，即存數（STA）、取數（LAD），2條轉指移令，即無條件轉移（JMP）、結果為零或有進位轉指移令（BZC），指令格式為：數據位數DDDD6DD3DD1DD7……075420用途00尋址模式M操作碼OP-CODE目的寄存器編碼RD位移量D其中，OP－CODE為操作碼，rd為目的寄存器地址（LD、STA指令使用）。D為位移量（正負均可），M為尋址模式，其定義如下：尋址模式M有效地址E說明０００１D直接尋址間接尋址(D)１０(RI)+DRI變址尋址１１(PC)+D相對尋址本模型機規定變址寄存器RI指定為寄存器R2。（3）I/O指令輸入（IN）和輸出（OUT）指令采用單字節指令，其格式如下：數據位數DDDDDDDD10addr）目的寄存器（RD）7用途操作碼（65432OP-CODE）地址（其中，在IN指令中，addr=01，選中“輸入”中的開關組作為輸入設備，在OUT指令中，addr=10時，表示選中“輸出單元”中的數碼塊作為輸出設備。（4）停機指令指令格式如下：數據位數DDDDDDDD0765430110000021值HALT指令，機器碼為60H，用于實現停機操作。3、指令系統復雜模型機共有16條基本指令，其中算術邏輯指令7條，訪問內存指令和程序控制指令4條，輸入輸出指令2條，其1條。表2-3列出了各條指令的格式令功能。它指令、匯編符號、指我們依然采用復雜模型機指令系統中的部分指令。表2-3復雜模型機指令系統指令格式指令長度(字第一字節第二字節節數助記符指令功能)CLRrd010000rd0101rsrd0110rsrd0111rsrd無無無無DDDD無無無11110→RDRS+RD+cy→RDRS帶進位循環右移一位，然后RS→RDRS帶進位循環左移一位，然后RS→RDADCrs,rdRRCrs,rdRLCrs,rdLADM,D,rd00M00rdSTAM,D,rd00M01rd2有效數據E→RDRD→有效地址2有效數據E→PC2當CY=1或ZI=1時，有效數據E→PC1輸入單元的數據→RD1RD→輸出單元2EJMPM,DBZCM,DINrd00M100000M11rd000101rd001010rd00110000OUTrdHALT1停機五、實驗的機器指令程序如下：地址內容助記符說明0001020304050614150522150623INR0INR1STAR1;作計數器用，00000001→R0;輸入X的值，0000xxxx→R1;X→22HINR2STAR2;輸入Y→R2，0000xxxx→R2;R2→23H0708090A0B0C0D0E0F101112131415161718191A1B1C1D1E1F202122232442062402236A062302240C1508180122566A0624700C20080A2A60XXXXXXCLRR2STAR2;R2清零;存入結果R2→24HLADR2;提取[23H]→R2RRCR2,R2STAR2;R2帶進位右循環一位→R2;循環結果→23HLADR2;提取結果S，[24H]→R2;有進位跳轉到15H;無條件跳轉到[18H];提取X→R1BZC[15H]JMP[18H]LADR1ADCR1,R2RRCR2,R2STAR2;R1+R2→R2;R2帶進位右循環一位→R2;循環結果→24HRLCR0,R0BZC[20H];R0帶進位左循環一位→R0;有進位跳轉到20HJMP[0AH];無條件跳轉到[0AH]OUTR2HATL;輸出R2中的結果;停機六、程序機器指令和微程序以上程序的機器指令如下：$P0014$P0115$P0205$P0322$P0416$P0506$P0623$P0772$P0806$P0924$P0A02$P0B23$P0C6A$P0D06$P0E23$P0F02$P1024$P110C$P1215$P1308$P1418$P1501$P1622$P1756$P186A$P1906$P1A24$P1B70$P1C0C$P1D20$P1E08$P1F0A$P202A$P2160微程序如下$M00018108$M0101ED82$M0200C050$M0300A004$M0400E098$M0501B406

$M06959B41$M07298838$M0801ED8A$M0901ED8C$M0A00A01E$M0B018001$M0C00201F$M0D019801$M0E19880F$M0F019801$M1001ED83$M11001001$M12030401$M13018016$M143D9A01$M1501A205$M16318207$M1731820E$M18009001$M19028401$M1A05DB81$M1B0180DC$M1C018001$M1D05DB8D$M1E070A08$M1F068A09七、復雜模型機的數據通路框圖地址總線ALU-GARLDARS3S2ALUPC-GT4OUTS174299S0MEM299-GLED-GWELOADLDPCPCT4T4DR1DR2WECELDDR1LDDR2數據總線R0-GLDR0R1-GLDR1R2-GR0R1R2WET1時序微控制器LDR2T2INSW-GIRLDIR圖2-7復雜模型機數據通路框圖八、復雜模型機實驗接線圖TS1TS2TS3TS4信號單元T1T2T3T4接到數據總線D0ALU_GALU_G...PC_GLDARLOADLDPCJD1PC_G299_G299_GLDARLOADLDPCS3S2S1S3S2S1S0MCNLDDR2D7算術邏輯單元S0地址指針單元MCN接到數據總線LDDR2LDDR1D0..JD2LDDR1接到數據總線DR0.D7Y1WECE_RWE_R...YICZARARDR7接到地址總線AR0...AR7SE1...SE6SE1...SE6接到指令單元I0CZFF微控制器單元存儲器單元...I7P1P2P1P2P3P4接到邏輯譯碼單元I0..指令單元.I7邏輯譯碼單元P3LDIRLDIR接到開關單元P4IRSWASWBSWASWBRS_G.RS_G...LDRILDRI0RG_2R...輸入單元DLY0SW_G0RDLG_2R...Y2WELED_GWE寄存器單元輸出單元九、復雜模型機實驗流程圖十、課程設計總結1、成員總結體會…2、遇到的問題和解決的方法等1）寄存器不夠用。本實驗設計的是任意的兩個四位二進制數相乘，需要一個寄存器做為計數器記錄以為的次數，但是，輸入的兩個數和計算的結果也需要寄存器保存其值，這樣就出現寄存器不