计算机组成原理实验课设：复杂指令模型计算机设计与实现
一、任务需求分析
1、基本模型机设计与实现：设计一台简单模型机，要求其机器指令系统至少要包括五条不同类型指令，给出指令的定义格式，并进行测试验证与结果分析。
2、立足于基础模型机设计一台复杂模型机：在基本模型机的基础上增加指令，要求复杂模型机的机器指令系统具有不少于十条机器指令，给出指令的定义格式，并进行测试验证与结果分析。
二、功能指标与设计要求
利用微程序设计的思想，设计基于微程序控制器的模型计算机，包括设计相应的硬件平台、机器指令系统和微指令等，并设计基于模型机的测试验证程序，在设计好的硬件平台上验证所设计的模型机功能的可行性与可靠性。设计环境为TD－CMA计算机组成原理教学实验箱、微机、联机软件等。
设计任务可分解为以下三个阶段：
1.简单模型机的设计
机器指令系统包括五条不同类型指令：一条输入指令（助记符为IN），一条加法指令（助记符为ADD），一条输出指令（助记符为OUT）、一条无条件转移指令（助记符为JMP）和一条停机指令（助记符为HLT），给出指令的定义格式，并进行测试验证与结果分析。
2.复杂模型机的设计
在简单模型机的机器指令系统基础上，增加机器指令系统的功能，设计具有15条机器指令的复杂指令系统模型机，包含算术逻辑指令、访问内存指令、控制转移指令、输入输出指令、停机指令等。数据的传输有直接寻址、间接寻址、变址寻址与相对寻址四种寻址方式，给出指令的定义格式，并进行测试验证与结果分析。
3.测试验证程序的设计
从IN单元读入一个数据，根据读入数据的低4位值X，求1+2+…+X的累加和，01H到0FH共15个数据存于60H到6EH单元；利用访存指令将上述累加求和结果右移4位，并将右移运算结果写入内存；根据原始累加和与右移累加和，分别进行逻辑与、算术减法运算，并把结果分别写入内存单元，同时通过OUT单元输出显示。
三、设计流程与实现步骤
（一）任务1（基本模型机的设计）
（1）确定设计目标
根据计算机的层次结构，一个程序的运行可分为四个部分的作用，因此本次模型机可简化为图3.1所示的四层结构分别为：应用程序、机器指令码、计算机微指令码与硬件结构数据流通。我们需要对每一个层次进行设计和实现。
对于最上层的应用程序，本设计会设计一个测试实例来验证下面三层构成的模型机的功能可行性与可靠性，具体将会在后面进行介绍。
（2）总体结构、数据通路设计及硬件实现
一台最简易的计算机，其硬件系统必须包含CPU、主存、输入输出系统以及连接各个部件的系统总线。CPU又进一步由运算器和控制器以各种寄存器等组成。对于微程序控制的计算机，控制储存器中必须预先固化相应的微指令。各个部件之间逻辑关系的模型机的总体结构与数据通路如图3.2所示。
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四、测试流程与结果分析
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