复杂模型机的设计与调试

 

设计题目 :

      复杂模型机的设计与调试。

要求：此模型机的指令系统有 16 条机器指令。内存数有 4 种寻址方式。采用微程序设计的方法。调试每条机器指令，并最终通过老师指定的一段程序。

设计思路：

   首先分析给定的指令系统中的每一条指令所要完成的功能，写出执行过程中每步需要的微命令，然后设计每条机器指令的执行流程。再组合成一个完整的系统微程序流程。接下来，根据设计好的微程序流程图写出每一步对应的微指令。然后把微程序输入控制存储器。然后，就可以在此系统上进行编程，检验所设计的系统是否正确和完善。

具体设计过程：

   机器指令有16条，所以设计的指令格式中至少需要有4位做为操作码。且大多数指令设计成一个字节，只有LDA、STA、JMP、BZC这四条指令因为设计到内存地址，被设计成两个字节。且这四条指令可以使用的寻址方式有四种，这通过在第一个字节中加入一个2位的M字段来区分。在设计微程序流程的时候，注意到经过p1测试需要产生16个分支，故取指微指令的第二条微指令的下址要设计成最后4位均为0的情况。在这里，我们选择40。在寻址方式的区分上，指定机器指令的操作码中的M=00时，为直接寻址，M=01时做间接寻址，M=10时，变址寻址（在此系统中，已指定R2作为固定的变址寄存器），当M=11时为相对寻址。在p1测试时，对于单字节指令，就直接根据操作码找到相应的微程序段执行。但是，对于双字节指令，经过p1测试，只区分其是哪一种寻址方式，然后获得此种寻址方式下的物理地址，再进入p2测试进一步区分是哪一条指令。在设计好微程序流程之后，再为控制台设计一个微程序流程。以实现程序的储存于校验。

指令系统：

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	0111 00 rd	0 → rd
	1000 rs rd	rs → rd
	1001 rs rd	rs + rd + cy → rd
	1010 rs rd	rs –rd – cy → rd
	1011   rd	rd + 1 → rd
	1100 rs rd	rs ∧ rd → rd
	1101   rd	→ rd