計算機組成原理實驗報告
學 院：軟 件 學 院
專 業：軟 件 工 程
年 級：201x級
學 號：
學 生 姓 名：
同組學生姓名：
實驗課程名稱：計 算 機 組 成 原 理 實 驗
實 驗 名 稱：復雜模型機設計實驗
指 導 教 師：
實 驗 時 間：20xx年x月x 日
實 驗 地 點：
一、 實驗目的與要求
綜合運用所學計算機組成原理知識，設計并實現較為完整的計算機。
二、 實驗設備
PC 機一臺，TD-CM3+或TD-CMX 實驗系統一套。
三、 實驗原理
下面講述一下模型計算機的數據格式及指令系統。
1．數據格式
模型機規定采用定點補碼表示法表示數據，字長為８位，8 位全用來表示數據（最高位不表示符號），數值表示范圍是： 0≤X≤28－1。
2．指令設計
模型機設計三大類指令共十五條，其中包括運算類指令、控制轉移類指令，數據傳送類指令。運算類指令包含三種運算，算術運算、邏輯運算和移位運算，設計有6 條運算類指令，分別為：ADD、AND、INC、SUB、OR、RR，所有運算類指令都為單字節，尋址方式采用寄存器直接尋址。控制轉移類指令有三條HLT、JMP、BZC，用以控制程序的分支和轉移，其中HLT為單字節指令，JMP 和BZC 為雙字節指令。數據傳送類指令有IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA 共6 條，用以完成寄存器和寄存器、寄存器和I/O、寄存器和存儲器之間的數據交換，除MOV 指令為單字節指令外，其余均為雙字節指令。
3．指令格式
所有單字節指令（ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT 和MOV）格式如下：
其中，OP-CODE 為操作碼，RS 為源寄存器，RD 為目的寄存器，并規定：
IN 和OUT 的指令格式為：
其中括號中的1 表示指令的第一字節，2 表示指令的第二字節，OP-CODE 為操作碼， RS為源寄存器，RD 為目的寄存器，P 為I/O 端口號，占用一個字節，系統的I/O 地址譯碼原理見圖5-3-1（在地址總線單元）。
由于用的是地址總線的高兩位進行譯碼，I/O 地址空間被分為四個區，如表5-3-1 所示：
系統設計五種數據尋址方式，即立即、直接、間接、變址和相對尋址，LDI 指令為立即尋址，LAD、STA、JMP 和BZC 指令均具備直接、間接、變址和相對尋址能力。
LDI 的指令格式如下，第一字節同前一樣，第二字節為立即數。
LAD、STA、JMP 和BZC 指令格式如下。
其中M 為尋址模式，具體見表5-3-2，以R2 做為變址寄存器RI。
4．指令系統
本模型機共有 15 條基本指令，表5-3-3 列出了各條指令的格式、匯編符號、指令功能。
四、 實驗步驟
1、實驗接線：
2、實驗步驟：
1. 按圖5-3-6 連接實驗線路，仔細檢查接線后打開實驗箱電源。
2. 寫入實驗程序，并進行校驗，分兩種方式，手動寫入和聯機寫入。
1) 手動寫入和校驗
(1) 手動寫入微程序
① 將時序與操作臺單元的開關KK1 置為‘停止’檔，KK3 置為‘編程’檔，KK4 置為‘控存’檔，KK5 置為‘置數’檔。
② 使用CON 單元的SD05——SD00 給出微地址，IN 單元給出低8 位應寫入的.數據，連續兩次按動時序與操作臺的開關ST，將IN 單元的數據寫到該單元的低8 位。
③ 將時序與操作臺單元的開關KK5 置為‘加1’檔。
④ IN 單元給出中8 位應寫入的數據，連續兩次按動時序與操作臺的開關ST，將IN 單元的數據寫到該單元的中8 位。IN 單元給出高8 位應寫入的數據，連續兩次按動時序與操作臺的開關ST，將IN 單元的數據寫到該單元的高8 位。
⑤ 重復①、②、③、④四步，將表5-3-5 的微代碼寫入2816 芯片中。
(2) 手動校驗微程序
① 將時序與操作臺單元的開關KK1 置為‘停止’檔，KK3 置為‘校驗’檔，KK4 置為‘控存’檔，KK5 置為‘置數’檔。
② 使用CON 單元的SD05——SD00 給出微地址，連續兩次按動時序與操作臺的開關ST，MC 單元的指數據指示燈 M7——M0 顯示該單元的低8 位。
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