设计与实现基于定点补码的八位复杂模型机

在本次计算机组成复杂模型机实现的实验中，目标是将理论知识应用到实践中，通过设计和构建一个功能性的计算机系统，重点集中在五个数的相加操作上。实验所需设备包括TDN—CM+计算机组成原理实验教学系统以及相应的排线。数据和指令格式是关键组成部分。 数据格式采用了定点补码表示法，每个数据字长为8位，由符号位和尾数组成，这有助于处理数值范围在-1到11之间的运算。指令系统被设计为四种类别，共计16条，分别是算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令以及停机指令。 算术逻辑指令包括9种，如加法、减法等，采用寄存器直接寻址方式，通过OP-CODE、源寄存器(rs)和目的寄存器(rd)来指定操作。访问及转移指令有2条存数(LDA)和取数(STA)，以及2条转移指令，如JMP和BZC，分别对应不同的寻址模式，如直接寻址、间接寻址、变址寻址和相对寻址。 I/O指令负责与外部设备的交互，如输入设备和输出设备，使用单字节指令，并根据addr选择设备。停机指令（HALT）用于结束当前执行过程。整个指令系统中，算术逻辑指令占据了主导地位，其余指令用于内存访问、程序控制和I/O操作。 这个实验不仅要求学生理解计算机硬件的基本结构，还涵盖了指令集设计、寻址方式以及数据处理流程，对于理解和实践计算机组成原理具有实际价值。通过五个数相加的实例，学生可以掌握如何在模型机上实现基本的算术运算，并逐步深化对计算机系统运作的理解。