_复杂模型机实验报告
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
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文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]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 微代码的定义表3-3 A，B，P字段内容A字段 B字段 P字段当拟定“取指令”微指令时，该微指令的判别测试字段为P1测试。
由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P1测试结果出现多路分支。
本次课程设计用指令寄存器的前4位（I7-I4）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定微地址单元。
控制台操作为P4测试，它以控制台开关SWB，SWA作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定微地址单元。
实验六 复杂模型机的设计与实现
实验六复杂模型机的设计与实现本实验旨在介绍复杂模型机的设计与实现，包括硬件设计、软件开发以及测试等环节。
一、实验目的1、了解复杂模型机的原理和结构。
4、学会使用测试工具对复杂模型机进行测试和验证。
二、实验原理复杂模型机是一种灵活多变的系统，其结构和输入规则可以进行修改和扩充。
其原理是通过对输入的逐步处理和变换，获取到相应的输出结果。
复杂模型机的硬件设计包括电路结构和部件选择等方面，需要根据具体的应用场景进行选择和设计。
而软件开发则包括编程语言、算法设计以及接口设计等方面。
最终，测试是对复杂模型机进行验证的过程，通过测试可以发现系统中存在的问题，进行修改和优化。
三、实验内容1、硬件设计硬件设计是复杂模型机设计中一个非常重要的环节。
根据具体的应用场景，需要选择合适的器件和电路结构。
例如，在一些需要大量数据传输的应用场景中，需要选择高速缓存、高速总线等器件，以提升系统处理速度。
此外，还需要注意信号处理、干扰防护、热稳定性等问题。
2、软件开发软件开发包括编程语言的选择、算法设计、接口设计等方面。
在编程语言的选择方面，C、C++、Python等语言都有优缺点，需要根据实际情况进行选择。
算法的设计则是根据具体的应用场景来的。
例如，在图像处理领域中，常用的算法有人脸识别、图像增强等。
接口设计包括输入输出接口的设计，需要实现对多种交互方式的支持，如图形界面、脚本等。
3、测试和验证测试和验证是对复杂模型机进行验证的过程，通过测试可以发现系统中存在的问题，进行修改和优化。
常用的测试工具包括单元测试、集成测试、性能测试等。
四、实验步骤根据实际需求进行硬件设计，选择器件和电路结构。
最终进行硬件搭建和测试。
根据实际需求进行软件开发和实现，包括编程语言的选择、算法设计、接口设计等方面。
最终进行软件测试和验证。
五、实验注意事项1、在进行实验前，需要对硬件和软件进行备份，以免因实验操作失误造成数据丢失或损坏。
2、在进行大规模测试前，需要对系统进行充分的测试和验证，以确保系统的稳定性和性能。
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。
复杂模型机设课程设计报告
复杂模型机设课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握复杂模型机的结构组成及其工作原理；2. 学习并运用模型机的编程方法，实现对简单任务的执行；3. 掌握模型机的调试与优化方法，提高模型机的运行效率。
技能目标：1. 能够运用所学知识设计并搭建简单的复杂模型机；2. 能够运用编程语言对模型机进行编程，实现特定功能；3. 能够分析并解决模型机在运行过程中出现的问题，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的团队合作精神，学会在团队中分工合作，共同完成任务；2. 增强学生对工程技术的兴趣，激发创新意识，培养探究精神；3. 引导学生关注科技发展，认识到复杂模型机在现代科技领域的重要地位和价值。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，旨在通过理论与实践相结合的方式，帮助学生掌握复杂模型机的相关知识。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的学科基础和动手能力，对新技术充满好奇，喜欢探究和挑战。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强化实际操作训练，提高学生的综合运用能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 复杂模型机的基本概念与结构：介绍模型机的定义、分类及其工作原理，重点讲解复杂模型机的结构组成和功能。
教材章节：第一章 模型机概述2. 模型机的编程方法：学习编程语言，掌握模型机的编程技巧，实现基本指令的编写与执行。
教材章节：第二章 编程语言与编程方法3. 模型机的搭建与调试：讲解如何设计并搭建复杂模型机，学会使用调试工具，对模型机进行调试与优化。
教材章节：第三章 模型机的搭建与调试4. 实际案例分析：分析典型复杂模型机的应用案例，让学生了解模型机在现代科技领域的实际应用。
教材章节：第四章 复杂模型机应用案例5. 综合实践：组织学生进行小组合作，设计并搭建一个简单的复杂模型机，实现特定功能，提高学生的实际操作能力。
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。
复杂模型机实验
5.3 复杂模型机设计实验5.3.1 实验目的综合运用所学计算机组成原理知识，设计并实现较为完整的计算机。
5.3.2 实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。
5.3.3 实验原理下面讲述一下模型计算机的数据格式及指令系统。
1．数据格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据，字长为８位，8位全用来表示数据（最高位不表示符号），数值表示范围是：0≤X≤28－1。
2．指令设计模型机设计三大类指令共十五条，其中包括运算类指令、控制转移类指令，数据传送类指令。
运算类指令包含三种运算，算术运算、逻辑运算和移位运算，设计有6条运算类指令，分别为：ADD、AND、INC、SUB、OR、RR，所有运算类指令都为单字节，寻址方式采用寄存器直接寻址。
控制转移类指令有三条HLT、JMP、BZC，用以控制程序的分支和转移，其中HLT为单字节指令，JMP和BZC为双字节指令。
数据传送类指令有IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA共6条，用以完成寄存器和寄存器、寄存器和I/O、寄存器和存储器之间的数据交换，除MOV指令为单字节指令外，其余均为双字节指令。
3．指令格式所有单字节指令（ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT和MOV）格式如下：其中，OP-CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目的寄存器，并规定：其中括号中的1表示指令的第一字节，2表示指令的第二字节，OP-CODE为操作码，RS 为源寄存器，RD 为目的寄存器，P 为I/O 端口号，占用一个字节，系统的I/O 地址译码原理见图5-3-1（在地址总线单元）。
A1B1A2B2G1N G2NY10N Y20N Y13N Y12N Y11N Y23NY22N Y21N 74L S 139G N DA6A7IOY0IOY1IOY2IOY3图5-3-1 I/O 地址译码原理图由于用的是地址总线的高两位进行译码，I/O 地址空间被分为四个区，如表5-3-1所示：表5-3-1 I/O 地址空间分配系统设计五种数据寻址方式，即立即、直接、间接、变址和相对寻址，LDI 指令为立即寻址，LAD 、STA 、JMP 和BZC 指令均具备直接、间接、变址和相对寻址能力。
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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。
表5.2－1列出了各条指令的格式、助记符和功能。
实验要求
(1)设计的复杂模型机要实现：加法运算、减法运算、加减混合运算、乘法运算和输出结果、循环的功能。
(2)设计的机器指令程序可参考以下实例：
程序助记符
$P0044 IN 01, R0
$P0146 IN 01, R2
$P0298 ADC R2, R0
$P0381 MOV R0, R1
$P04F5 RLC R1, R1
(3)设计总体结构(模型机各部件连接图)及数据通路框图。
(4)设计机器指令程序(减法运算、加减混合运算、乘法运算)。
(5)设计每条机器指令对应的每一段微程序。
(6)根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址。
(7)参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码表转换成联机操作时的十六进制格式文件。
(8)根据实验接线图(模型机各部件连接图：可参考提供资料)搭好模型机电路。
(9)先按功能模块进行组装和分调。
(10)整机调试，在内存中装入一段机器指令，联机调试程序并进行其它的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证，检测实现的功能是否达到设计要求。
实验主要步骤：
1.如上图，联接器件
2.打开TangDu CMP
3.测试连线情况，并修正
4.连线通过后装载EXE3文件
5.打开通路图，开始单步运行观察实验结果。
实验结果：
1.取指令过程，将指令取到寄存器并送到控制器。
过程中pc进行自加1运算。
2.具体执行的指令
a）$P0044 IN 01, R0
这条指令是从input读一个数读到R0中,具体实验中是01H b）$P0146 IN 01, R2
从input 读一个数到R2，其值也是01H
c) $P0298 ADC R2, R0
R2+R0 得02H 并保存到R0中
d)$P0381 MOV R0, R1
将R0的数据（02H）复制到R1中
e）$P04F5 RLC R1, R1
R1的数据进行一次左移运算，并再次存到R1（实验中02H得到04H）心得体会：
本次实验是计算机组成原理实验中完成最接近普通计算机的整机实验。
由本次实验可以了解到计算机实际的取指令计算等过程，强化了在书本上学的的计算机原理的知识。
此次实验也是对耐心和认真度的一个考验，因为本实验有着大量的线路联接，如果某一跟线接线错误或者接触不良将影响整个实验结果。
至此本学期的计算机组成原理实验全部结束了。
通过本学期的实验，辅助了课堂书本的学习。
更直观生动的为我们展示了计算机内部究竟是怎样的结构，程序是如何运行的。
通过本实验，使我们知道，计算机的内部组织结构并不是想象中那么艰深。
简单的了解其原理是可能的。
这对我们以后的学习和工作中底层的程序设计有着很大的帮助，同时也是个人知识的一个很有益的补充。