复杂模型机设计与程序运行：《计算机组成原理》课程实践

《计算机组成原理》课程设计是内蒙古师范大学计算机与信息工程学院的一份详细设计报告，由学生包满卓于2012年7月5日完成。本项目的核心内容是设计一个复杂模型机，包括其组成结构与程序运行机制。 在设计任务中，包满卓选择了“复杂模型机的组成与程序运行”作为研究主题。该设计旨在将所学的计算机组成原理知识应用到实践中，构建一个相对完整且功能丰富的计算机模型。设计过程中涉及的关键设备包括一台PC机和一套TD-CMA实验系统，这些工具为实现设计提供了硬件支持。 在设计原理方面，模拟机采用了定点补码表示法，字长固定为8位，其中所有8位都被用于数据表示。指令集被划分为三类：运算类、控制转移类和数据传送类。运算类指令包括ADD、AND、INC、SUB、OR和RR等，它们都是单字节指令，采用寄存器直接寻址方式。控制转移类指令有HLT（单字节）、JMP和BZC（双字节），用于控制程序流程；数据传送类指令如IN、OUT、MOV、LDI、LAD和STA，分别执行寄存器间、寄存器与I/O、以及寄存器与存储器的数据交换，除MOV外，其他均为双字节指令。 指令格式设计精细，如ADD和AND等指令的格式明确规定了操作码、源寄存器和目的寄存器的位置。对于IN和OUT指令，除了基本的结构，还包含了I/O端口号的指定。模拟机支持五种数据寻址方式，包括立即寻址（由LDI指令实现）、直接寻址、间接寻址、变址寻址和相对寻址，这增加了指令的灵活性。 此外，报告还提到了设计细节，如JMP和BZC指令的多字节形式，以及如何通过指令的不同字节来区分不同的寻址方式和功能。整个设计过程强调了理论知识的实际应用和动手能力的培养，对于理解计算机内部工作原理和指令执行流程具有重要意义。 这份《计算机组成原理》课程设计涵盖了从基础数据表示到复杂指令集设计，再到寻址方式和程序控制等多个关键环节，是深入理解计算机硬件工作原理的一个实际案例。