模型计算机设计方案的制定

一、设计任务与要求：

任务：

1．设计一个8位模型计算机系统，包括运算器，微程序控制器，存储器、简单输入／输出设备、时序和启停等电路；

2．画出系统组成框图，指出各个部分的功能和实现途径；

3．针对所设计的模型机系统，每组学生自己定义一套简单的指令系统，给出助记符指令格式，分配指令的机器代码，指出指令的功能；

4．写出设计方案。

要求：

1．所设计的模型计算机系统为8位模型机，运算器为8位运算器，数据总线和地址总线都为8位，输入设备为8位开关，输出设备为8位发光二级管指示灯；

2．每组定义的指令系统为4至8条指令，必须包含本组运算器特有运算功能的指令，每组必须有两条以上指令与其他组不同，经老师审核后确定；

3．每组制定一份设计方案。

二、系统组成框图及各部分的功能和实现途径：

（一）、系统的总体结构框图：

图1 总体结构框图

（二）各个部分的功能和实现途径：

1、收发器74LS245

8一位

无反相输出

三态输入

2.、D型触发器74LS273

8一位

清零输入

Q0＝在时钟脉冲上升沿之前QT的输出3、算数逻辑单元功能发生器74LS181

4一位

16一功能

逐位进位输出

4.、2K CMOS静态随机存贮器RAM（2048×8）6116

5、D型触发器74LS374

8一位

透明的

无反相

3一态输出

6、累加器74LS163

4一位二器异步清零输入

上计数器可计数输入

置位输入行波进位输出

异步计数

三、简单指令系统：

（1）IN A，DATA。指令码10，A指R0，DATA指SW7－SW0上的数据输入到R0寄存器。是输入指令。（2）ADD A，B。指令码20 ，A指R0，B指R1，将R0寄存器的内容与R1寄存器的内容相加，结果送R0，是加法指令。

（3）SUB A，B。指令码30，A指R0，B指R1，将R0寄存器的内容与R1寄存器的内容相减，结果送R0，是减法指令。

(4) OPP A，(OPP)。指令码40 OPP，A指R0，OPP为贮存器地址。将R0寄存器的内容与内存中以OPP为地址单元内的数相乘，其中这个数为-1，目的是求相反数，是求相反数指令。

（5）MUL A，B。指令码50，A指R0，B指R1，将R0寄存器的内容与R1寄存器的内容相乘，结果送R0，是乘法指令。

（6）STA（STA），A。指令码60 STA，A指R0，STA为存贮器地址。将R0寄存器的内容存到以STA 为地址的内存单元中。

（7）OUT BUS，（STA）。指令码70（STA），BUS为数据总线，STA为存贮器地址。将内存中以STA 为地址的数据读到总线上。

（8）JMP OPP。指令码80 。OPP指存贮器地址。程序无条件地转移到OPP（可以是存贮器中不同的地址）所指定的内存单元地址。

其中实现求相反数指令后，可以根据求出的相反数实现减法运算；将求相反数指令中的（OPP）换做寄存器R1加以修改可以实现乘法运算。本次实验的主要目的是实现两个数的相加以及实现求一个数的相反数。

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