计算机组成原理：模型机设计与指令系统解析

"该资源是关于计算机组成原理课程设计的一个简单模型机的介绍，涉及到数据格式、指令系统、设计方法等多个方面。主要内容包括了模型机的数据格式设定、指令系统的构建，以及不同类型的指令如算术逻辑运算、数据存取、程序控制、输入输出等，并给出了具体的指令编码和寻址方式。此外，还提到了停机指令和输入输出指令的格式。" 在计算机组成原理课程设计中，模型机的设计是学习硬件与软件交互的基础。设计涉及的关键点如下： 1. **数据格式**：通常，模型机的数据格式包括字长和数据类型。例如，8位字长的定点数，可以表示定点整数或定点小数。定点小数的数值范围是-1到小于1，定点整数的范围是-128到小于127。数据格式中的第7位被用作符号位。 2. **指令系统**：指令系统是模型机的核心，它定义了计算机能执行的操作。操作码(OP-CODE)用于识别指令功能，源寄存器(Rs)和目的寄存器(Rd)则指示数据的来源和目的地。例如，设计的9条算术逻辑指令可能包括加、减、乘、除等操作，每条指令用单字节表示，采用寄存器寻址的RR型格式。 3. **指令格式**：指令长度可以是单字节或双字节，操作码格式可能是固定的，如4位。操作数的位数包括源和目的寄存器的表示。此外，指令还包括数据字节，它可能表示地址或数据。 4. **寻址方式**：寻址方式决定了如何获取操作数。常见的寻址方式有直接寻址、间接寻址、R2变址寻址和相对寻址。比如，直接寻址是直接使用给出的地址，而间接寻址通过内存中存储的地址来访问数据。 5. **其他指令**：包括访内指令（如存数(STA)和取数(LDA)）、转移指令（如无条件转移(JMP)和条件转移）以及输入输出指令。输入输出指令可能涉及特定设备的选择，如选择开关组作为输入设备或发光二极管作为输出设备。停机指令(HALT)用于终止程序执行。 6. **微指令格式**和**微程序控制器**：微指令是构成机器指令的低级控制信号，而微程序控制器则使用微指令来实现对计算机硬件的操作。微程序流程图和微程序代码表用于描述微指令的执行顺序和对应的功能。 设计这样的模型机不仅能够帮助理解计算机的基本工作原理，还可以锻炼学生的逻辑思维和实际操作能力。通过Proteus等工具，可以模拟和调试模型机的运行，进一步加深对计算机组成原理的理解。