计算机加减法指令实现：从原理到微程序控制

"这篇文档详细介绍了计算机加减法指令的实现，通过实验目的、设计原理、模型机逻辑框图以及指令系统和指令格式等多个方面展开，旨在帮助读者理解计算机如何执行加减运算以及相关指令的工作机制。" 在计算机体系结构中，加减法指令的实现是核心部分，它涉及到CPU、指令系统、数据处理和控制流程等多个关键组件。实验的设计目的是通过使用HKCPT软件，让学生深入理解程序编译和加载过程，以及数据在计算机模型机中的流动。在这个过程中，汇编语言程序设计与计算机组成原理紧密结合，通过模拟连续加减运算，揭示逻辑运算运算单元的运行步骤。 设计原理主要基于计算机的指令执行机制。CPU通过执行微指令来完成各种任务，每条指令实际上是微程序的一部分，由多条微指令组成，每条微指令控制一个硬件部件执行特定操作。模型机的运行依赖于微程序，它负责从内存中取出、解释并执行机器指令。在本实验环境中，模型机的各个模块由微指令和相应的时序共同驱动，使得指令得以正确执行。 模型机的逻辑框图展示了其内部结构，运算器是关键组成部分，这里使用了两片74L181构成的8位ALU，用于执行算术逻辑运算。数据锁存器DR1和DR2则用于暂存数据，当控制信号触发时，数据可以从数据总线被锁存到这些寄存器中。 实验涉及的指令系统包括几种基本的指令，如： 1. MOVA,#data：将立即数data赋值给通用寄存器A。 2. ADDA,RI：将寄存器RI的内容与累加器A的内容相加，结果存入A。 3. SUBA,RI：从累加器A中减去寄存器RI的内容，结果存入A。 4. STAaddr：将寄存器中的内容写入内存地址addr处。 5. HALT：停机指令，停止机器运行。 指令格式分为操作码和地址码两部分。例如，MOV指令是一个双字节指令，前四位表示操作码，中间两位是保留位，后四位表示源寄存器RI。STA指令类似，但地址码扩展到了16位，用于存放目标地址。HALT指令的操作码固定，没有地址码。 通过这样的设计，学生可以逐步理解计算机如何解析并执行加减法指令，以及这些指令如何影响硬件状态和数据流，从而深入掌握计算机系统的基础运作原理。