计算机组成原理之复杂模型机设计实验
计算机组成原理复杂模型机设计实验遇到的问题及解决方法
计算机组成原理复杂模型机设计实验遇到的问题及解决方法在计算机组成原理复杂模型机设计实验中，可能会遇到以下问题及对应的解决方法：问题1：设计中的模型出现逻辑错误或功能缺陷。
解决方法：检查设计模型的逻辑，确保各个部分的连接、信号传递等没有错误。
借助模拟器或仿真软件进行功能测试和调试，找出错误并进行修复。
可以参考相关教材、资料或请教老师和同学。
问题2：设计模型的性能不达标或满足不了要求。
解决方法：评估性能不足的原因，可能是模型中的某些组件或算法存在瓶颈。
可以尝试优化设计，如采用更高效的算法、增加硬件资源或调整设计参数。
借助性能分析工具进行性能测量和分析，找到瓶颈所在并进行改进。
问题3：操作系统和硬件之间的兼容性问题。
解决方法：在设计过程中要考虑操作系统和硬件的兼容性，选择合适的硬件平台和操作系统版本。
可以参考相关文档和标准，确保操作系统和硬件之间的接口兼容性。
如果出现兼容性问题，可能需要调整硬件设计或修改操作系统驱动程序。
问题4：实验环境搭建和调试困难。
解决方法：在实验环境搭建前，要详细了解实验需求和条件，准备必要的软硬件设备。
在实验过程中，遇到问题要耐心调试，可以借助调试工具和仪器进行故障排查。
同时，及时记录实验过程和结果，便于问题分析和解决。
问题5：设计模型的测试和验证难度大。
解决方法：为了保证设计模型的正确性和稳定性，需要进行全面的测试和验证。
可以设计并执行针对不同功能模块和整体系统的测试用例，包括功能测试、性能测试、稳定性测试等。
同时，可以采用仿真和验证工具，如模型检查、形式化验证等方法进行模型的验证。
以上只是一些可能遇到的问题和解决方法，根据具体情况可能还会面临其他问题。
在实验过程中要注重细致的工作，与同学和老师多沟通交流，积极寻求帮助和建议，以便顺利解决问题。
复杂模型机实验报告
一、实验目的1. 了解复杂模型机的组成原理和结构特点；2. 掌握复杂模型机的操作方法和指令系统；3. 学会使用复杂模型机进行基本程序设计；4. 提高计算机组成原理和汇编语言的实际应用能力。
二、实验内容1. 复杂模型机简介复杂模型机是一种用于教学和研究的虚拟计算机系统，具有与真实计算机相似的硬件结构和指令系统。
它通常由运算器、控制器、存储器、输入输出设备等部分组成。
2. 实验步骤（1）熟悉复杂模型机的硬件结构1）了解运算器的组成和功能；2）了解控制器的组成和功能；3）了解存储器的组成和功能；4）了解输入输出设备的组成和功能。
（2）掌握复杂模型机的操作方法和指令系统1）学习复杂模型机的指令格式和寻址方式；2）掌握基本指令的使用方法，如数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移等；3）了解中断和异常处理机制。
（3）使用复杂模型机进行基本程序设计1）编写一个简单的程序，实现数据输入、处理和输出；2）使用复杂模型机的指令系统进行程序调试和优化。
（4）分析实验结果1）分析程序执行过程中的数据变化；2）分析程序执行过程中可能出现的问题及解决方法。
三、实验结果与分析1. 熟悉了复杂模型机的硬件结构，了解了运算器、控制器、存储器、输入输出设备等部分的功能。
2. 掌握了复杂模型机的操作方法和指令系统，能够使用基本指令进行程序设计。
3. 编写了一个简单的程序，实现了数据输入、处理和输出功能。
4. 分析了程序执行过程中的数据变化，发现了程序执行过程中可能出现的问题及解决方法。
四、实验总结1. 通过本次实验，加深了对计算机组成原理和汇编语言的理解，提高了实际应用能力。
2. 学会了使用复杂模型机进行基本程序设计，为今后学习计算机组成原理和汇编语言打下了基础。
3. 在实验过程中，遇到了一些问题，通过查阅资料和与同学讨论，最终解决了问题，提高了自己的解决问题的能力。
4. 建议在今后的实验中，进一步学习复杂模型机的更多指令和功能，提高自己的编程水平。
计算机组成原理实验报告 基本模型机和复杂模型机的设计
基本模型机设计一. 设计目的1. 在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台稍微复杂的模型计算机；2. 为其定义5条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念二. 设计内容部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能，这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。
三．概要设计为了向RAM中装入程序和数据,检查写入是否正确,并能启动程序执行,还必须设计三个控制台操作微程序.存储器读操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB,SWA 为”0 0”时,按START微动开关,可对RAM连续手动读操作.存储器写操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为”0 1”时,按START 微动开关可对RAM进行连续手动写入.启动程序:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为“1 1”时,按START微动开关,既可转入到第01号“取址”微指令,启动程序运行.上述三条控制台指令用两个开关SWB SWA 的状态来设置,其定义如下表3-1读写变化SWB SWA 控制台指令0 0 1 011读内存（KRD）写内存（KWE）启动程序（RP）根据以上要素设计数据通路框图,如图3-1：表3-2 微代码的定义微程序24 23 22 21 20- 19 18 17 16 15 14 13 控制信号S3S2 S1 S0 M CN RD M17 M16 A12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1P4BP uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0表3-3 A ，B ，P 字段内容A 字段B 字段 P 字段15 14 13 控制信号12 11 10 控制信号 987控制信号 0 0 0 .0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRI 0 0 1 RS_G 0 0 1 P1 0 1 0 LDDR1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 LDDR2 0 1 1 0 1 1 1 0 0 LDIR 1 0 0 1 0 0 P4 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU_G 1 0 1 11LDAR110 PC_G110 LDPC当拟定“取指令”微指令时，该微指令的判别测试字段为P1测试。
《计算机组成原理》复杂指令模型机设计与实现
《计算机组成原理》复杂指令模型机设计与实现
复杂指令模型(CISC)是一种用来描述CPU识别并执行复杂指令的计算机架构。
CISC机器比RISC机器具有更多的指令，但它的实现却要复杂一些。
这里介绍的是完成CISC机器设计与实现的一些基本IO结构和步骤。
（1）运行环境的设置：使用嵌入式开发环境（EDE）完成硬件的设计。
该环境支持大多数底层硬件架构，如内存，存储器和处理器等，允许程序员快速检查和调试指令，以期达到最佳性能。
（2）硬件实现：通过EDE提供的硬件实现工具，程序员可以根据指定的指令系统（CISC架构）完成对CISC架构CPU进行硬件实现。
此过程中，需要设计出包括指令存取模块、指令执行模块、指令缓存模块、数据缓存模块等硬件模块，将指令的解释与执行紧密结合。
（3）指令编程：利用EDE工具和指定的指令集，开发者需要把各个指令和指令集编程到CISC CPU 系统中，使得指令能够正确的工作。
（4）测试验证：在指令编程完成后，需要对CISC机器系统进行功能测试及验证，确保CISC机器系统能够正确地识别和执行各种指令，最大程度地发挥CISC 机器的性能。
（5）实时性评估：在确认CISC机器系统能正常工作后，需要对系统的实时性（以指令周期为单位时间）进行定期评估，确保CISC机器系统运行的流畅。
总之，完成CISC机器设计与实现过程中，需要首先通过嵌入式开发环境完成硬件设计，接着通过指定的指令集将指令编程至CISC CPU系统中，尽可能达到最佳性能，最后对CISC机器系统进行功能测试及实时性评估，以证明它能够正常工作。
计算机组成原理之复杂模型机设计实验
）计算机与信息技术学院实验报告表各指令的助记符、功能和具体格式2、总体设计本模型机的数据通路框图如图。
根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址，如图。
《图数据通路框图按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码表转换为联机操作时的十六进制格式文件，见表。
3、实验程序：[图微程序流程图三、实验步骤：}（1）按图连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。
（2）写微程序与PC联机，将实验微程序装入实验装置中或脱机时手动将本实验微程序写入实验装置中，手动写入的具体方法如下：① 编程（4）运行程序①单步运行程序A、使编程开关处于“RUN”状态，“STEP”为“STEP”状态，“STOP”为“RUN”状态。
B、拨动总清开关CLR（1→0→1），微地址清零，程序计数器清零，程序首址为00H。
C、单步运行一条微指令，每按动一次START键，即单步运行一条微指令。
对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致。
②连续运行程序A、使“STATE UNIT”中的“STEP”开关置为“ECEX”状态，“STOP”开关置为“RUN”状态。
B、拨动CLR开关，清微地址及程序计数器，然后按动START，系统连续运行程序，稍后将STOP 拨至“STOP”时，系统停机。
图实验接线图四、实验结果分析实验运行如下代码能成功运行。
实验运行如下代码能成功运行。
程序助记符SP0044 IN 01 ,ROSP0146 IN 01 ,R2SP0298 ADC R2,R0SP0381 MOV R0,R1。
复杂模型机实验实验报告（共9篇）
复杂模型机实验实验报告(共9篇)_复杂模型机实验报告计算机组成原理实验报告实验题目：一台模型计算机的总体设计之复杂模型机设计实验目的：(1)在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统，构造一台复杂模型计算机，建立一台基本完整的整机。
(2)为其定义至少五条机器指令，并编写相应的微程序，通过联机调试，观察计算机执行指令：从取指令、指令译码、执行指令等过程中数据通路内数据的流动情况，进一步掌握整机概念。
实验设备TDN-CM+教学实验系统一套、微型计算机一台、排线若干。
实验原理：(1)数据格式及指令系统：①数据格式模型机规定数据采用定点整数补码表示，字长为8位，其格式如下：其中，第7位为符号位，数值表示范围是－27 ≤X≤27－1 ②指令格式模型机设计4大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、访问及转移指令和停机指令。
A．算术逻辑指令设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：其中，OP－CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目标寄存器，并规定：九条算术逻辑指令的助记符、功能和具体格式见表5.2－1。
B.访问及转移指令：模型机设计两条访问指令，即存数(STA)、取数(LDA)，两条转移指令，即无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移(BZC)，指令格式如下：其中，OP－CODE为操作码，RD为目的寄存器地址(LDA、STA 指令使用)。
D为位移量(正负均可)，M为寻址模式，其定义如下：本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。
C．I/O指令：输入(IN)和输出(OUT)指令采用单字节指令，其格式如下：其中，addr=01时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。
D．停机指令：停机指令格式如下：HALT指令，用于实现停机操作。
③指令系统：本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令七条，移位指令两条，访问内存指令和程序控制指令四条，输入/输出指令两条，其它指令一条。
计算机组成原理实验报告-复杂模型机的组成与运行
内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《计算机组成原理》课程设计报告题目五:复杂模型机的组成与运行目录1[ 任务描述] (2)1.1题目名称 (2)1.2要求 (2)1.3实验目的 (2)2 [设计设备] (2)3 [设计原理和方法] (2)3.1设计原理 (2)3.1.1数据格式 (2)3.1.2指令设计 (2)3.1.3指令格式 (3)3.1.4指令系统 (4)3.2设计依据 (5)3.2.1详细设计 (5)3.3.2实验操作 (7)4 [代码清单] (8)4.1微程序流图 (8)4.2机器指令代码 (9)4.3微程序代码 (10)5 [设计运行结果分析] (12)5.1实验结果： (12)5.2出错情况： ................................................................................................... 错误!未定义书签。
6 [设计小结] (12)7[致谢] (13)8[参考文献] (13)附录一：数据通路框图 (14)附录二：复杂模型机实验电路连线图 (15)题目五复杂模型机的组成与程序运行1[ 任务描述]1.1 题目名称：复杂模型机的组成与程序运行1.2 要求：基于TD-CMA计算机组成原理教学实验系统，设计一个复杂计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。
根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。
IN R0，00H ；从端口00H读入计数初值到R0LDI R2，50H ；读入数据始地址LDI R1，00H ；累加和初值00HSTART: LAD 10，00H，R3 ；从MEM 读入数据送R3，变址寻址，偏移量为00H ADD R1，R3 ；累加求和INC RI ；变址寄存加1，指向下一数据LDI R3, 01H ；送立即数入R3SUB R0, R3 ；R0-R3 ->R0，与上一条指令一起实现DEC R0BZC RESULT ；为0 则跳转JMP START ；跳转至STARTRESULT: OUT 40H，R1 ；和在OUT 单元显示HLT ；停机50H、51H、52H、53H、54H单元内容分别为02H、03H、04H、05H、06H。
复杂模型机组成原理实验
内容摘要本实验利用EL-JY-Ⅱ型计算机组成原理实验系统组建电路，综合运用运算器、控制器、存储器、输入输出系统、总线等部件和辅助电路，完成一个较完整的模型计算机设计和实现，并构造一个指令系统，编写机器指令实现不同的具体功能，如实现数据的输入、输出、加法、减法、移位、自增、自减以及赋值等运算的功能。
关键词：模型机，指令系统，数据输入/输出，算术逻辑运算目录内容摘要 (1)第1章绪论 (4)1.1设计地点 (4)1.2设计目的 (4)1.3设计的意义 (4)1.4课程设计的主要内容和要求 (4)1.5实验的环境 (5)第2章系统设计与实现 (5)2.1模型机结构框图 (5)2.2工作原理 (6)2.2.1 数据格式 (6)2.2.2 指令格式 (6)2.2.3 指令系统 (7)2.2.4 设计微代码 (8)2.2.5 实验微代码 (11)2.3程序代码 (12)2.4实验内容介绍 (12)2.5系统实现步骤 (13)2.6测试用例 (15)2.7硬件连线图 (15)第3章总结 (16)参考文献 (17)课程设计任务书第1章绪论本实验实现的是对复杂模型机组成原理的研究。
1.1 设计地点图书馆五楼机房。
1.2 设计目的本课程设计综合运用运算器、控制器、存储器、输入输出系统、总线等部件和辅助电路，完成一个较完整的模型计算机设计和实现（包括硬件和软件）。
通过课程设计对计算机组成和系统结构的基础知识进行全面的掌握，培养独立分析、研究、开发和综合设计能力。
1.3 设计的意义通过对复杂模型机组成的研究以及对微程序、微代码、机器指令的深入理解，进一步增强对计算机组成的学习，巩固以前所学知识，并对以后的学习打下坚实的基础。
1.4 课程设计的主要内容和要求掌握计算机五大功能部件的组成及功能，熟悉完整的单台计算机基本组成原理，掌握计算机中数据表示方法、运算方法、运算器的组成、控制器的实现、存储器子系统的结构与功能、输入/输出系统的工作原理与功能。
计算机组成原理实验(复杂模型机)
OP-CODE addr RD
HALT指令，用于实现停机操作。
实验八 复杂模型机的设计与实现
3、指令系统 本模型机共有16条基本指令，其中算术逻 辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令 4条，输入输出指令2条，其它指令1条。表 3—8列出了各条指令的格式、汇编符号、 指令功能。
(8) 运行程序 ① 单步运行程序 A. “编程开关”置“运行”状态，“运行方式”开关置为“单步”状
态,“运行控制”开关置为“运行”状态。 B. 拨动总清开关(0→1)，微地址清零，PC计数器清零，程序首地址为
OOH。 C. 按动“启动运行”开关，即单步运行一条微指令。对照微程序流程 图，观察微地址显示灯是否和流程一致。 ② 连续运行程序 A. “编程开关”置“运行”状态，“运行方式”开关置为“连续”状 态,“运行控制”开关置为“运行”状态。 B. 拨动总清开关，清微地址及PC计数器，按动“启动运行”开关， 系统连续运行程序。如果要停止程序的运行，只需将“运行控制”开 关置为“停止”状态，系统就停机。 (9) 采用单步或连续运行方式执行机器指令，参照机器指令及微程序流 程图，将实验现象与理论分析比较，验证系统执行指令的正确性。
实验八 复杂模型机的设计与实现
⑶ I / O指令 输入IN和输出OUT指令采用单字节指令，其格式如下：
7654
OP-CODE
32
addr
10
RD
其中，addr=01时，选中输入数据开关组KD0～KD7作为输入设备， addr=10时，选中2位数码管作为输出设备。
实验八 复杂模型机的设计与实现
⑷ 停机指令 指令格式如下：
实验八 复杂模型机的设计与实现
＄M1B 32A205 ＄M1C 33A205 ＄M1D 36A205 ＄M1E 378235 ＄M1F 398235 ＄M20 019004 ＄M21 018406 ＄M22 81DB05 ＄M23 E48005 ＄M24 018005 ＄M25 A0AA95 ＄M26 27A004 ＄M27 28BC05 ＄M28 29EA95
计算机硬件课程设计报告——复杂模型机设计
计算机硬件课程设计报告复杂模型机设计一、实验目的经过一系列硬件课程的学习及相关实验后，做一个综合的系统性的设计，这在硬件方面是一个提高，进一步培养实践能力。
二、实验原理搭建一台8位模型机，指令系统要求有10条以上，其中包括运算类指令、传送类指令、控制转移类指令、输入输出指令、停机指令等。
三、实验思路1、确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用途。
2、确定指令系统：确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。
3、确定总体结构与数据通路：总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构，列出各种信息传送路径以及实现这些传送所需要的微命令。
4、设计指令执行流程：数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。
根据指令的复杂程度。
每条指令所需要的机器周期数。
对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需要考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中。
5、确定微程序地址：根据后续微地址的形成方法，确定每条微程序地址及分支转移地址。
6、根据微指令格式，将微程序流程中的所有微操作进行二进制代码化，写入到控制存储器中的相应单元中。
7、组装、调试：在总装调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有功能模块工作正常后，才能保证整机的运行正确。
四、实验原理1.指令系统及指令格式：指令系统应包括：算术逻辑运算指令、访存指令、控制转移指令、I/O指令、停机指令。
一般指令格式：指令系统如: ADD RS,RD MOV DATA,RD MOV RS,[ADDR] JZ ADDRIN RD HALT其中RS 、RD为R0、R1、R2中之一，DATA为立即数，ADDR为内存地址。
2.指令微操作流程3.微指令格式299-b s1 s0 m 功能0 0 0 任意保持0 1 0 0 循环右移0 1 0 1 带进位循环右移0 0 1 0 循环左移0 0 1 1 带进位循环左移任意 1 1 任意装数4.微程序入口地址形成寄存器地址译码电路5.模型机的时序6.模型机数据通路7.微程序装载格式机器指令格式: $Pxxxx 微指令格式: $Mxxxxxxxx8.模型机组装电路图五、实验步骤：1、按照给定模型机组装电路图连接电路;2、连通实验箱与PC机，打开CMP软件，测试实验箱是否正常;3、设计微指令，画出其微操作流程图，并翻译成相应的微指令格式;4、设计包含这些微指令的机器指令程序，并翻译成相应机器指令格式;5、把设计好微指令和机器指令保存为TXT文件，然后装载入CMP;6、打开复杂模型机，然后用单步机器指令运行程序并调试;7、检查LED数码管输出结果是否正确，最后撰写实验报告。
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计算机与信息技术学院实验报告
2、总体设计
本模型机的数据通路框图如图8.1。
根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址，如图8.2。
图8.2 微程序流程图
三、实验步骤：
（1）按图8.3连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。
（2）写微程序
与PC联机，将实验微程序装入实验装置中或脱机时手动将本实验微程序写入实验装置中，手动写入的具体方法如下：
A、使编程开关处于“RUN”状态，“STEP”为“STEP”状态，“STOP”为“RUN”状态。
B、拨动总清开关CLR（1→0→1），微地址清零，程序计数器清零，程序首址为00H。
C、单步运行一条微指令，每按动一次START键，即单步运行一条微指令。
对照微程序流程图，观察微地址显示灯是否和流程一致。
②连续运行程序
A、使“STATE UNIT”中的“STEP”开关置为“ECEX”状态，“STOP”开关置为“RUN”状态。
B、拨动CLR开关，清微地址及程序计数器，然后按动START，系统连续运行程序，稍后将STOP 拨至“STOP”时，系统停机。
图8.3 实验接线图
三、实验结果分析
实验运行如下代码能成功运行。
实验运行如下代码能成功运行。
程序助记符
SP0044 IN 01 ,RO
SP0146 IN 01 ,R2
SP0298 ADC R2,R0
SP0381 MOV R0,R1
SP04F5 RLC R1 ,R1。