基于復(fù)雜模型機(jī)兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)乘法的實(shí)現(xiàn)

1、評(píng)語(yǔ):課中檢查完成的題號(hào)及題數(shù)： 課后完成的題號(hào)與題數(shù)：成績(jī):自評(píng)分:必填實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：基于復(fù)雜模型機(jī)兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)乘法的實(shí)現(xiàn)日期：2011.12.29班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.綜合運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)，設(shè)計(jì)并完成較為完整的計(jì)算機(jī)2.掌握原碼一位乘實(shí)現(xiàn)的控制流程和硬件配置二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 利用復(fù)雜模型機(jī)編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)8位二進(jìn)制的乘法運(yùn)算三、項(xiàng)目要求及分析：本程序要求編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)8位二進(jìn)制的乘法運(yùn)算并將結(jié)果輸出。兩數(shù)相乘，可視為加法和移位兩種運(yùn)算，因?yàn)樵谀Ｐ蜋C(jī)中規(guī)定字長(zhǎng)全部用來(lái)表示數(shù)據(jù)，數(shù)值全為正，故不需要考慮符號(hào)，因此在設(shè)計(jì)編寫(xiě)時(shí)需要考慮的問(wèn)題有：（

2、1）乘數(shù)、被乘數(shù)以及每次加法移位運(yùn)算后的臨時(shí)數(shù)據(jù)存放位置；（2）在做加法運(yùn)算時(shí)，如何取出乘數(shù)的末位以確定臨時(shí)數(shù)據(jù)與0相加或與被乘數(shù)相加；（3）加法運(yùn)算時(shí)，若兩數(shù)相加產(chǎn)生溢出，如何判斷溢出；（4）移位運(yùn)算時(shí)，如何控制乘數(shù)與臨時(shí)數(shù)據(jù)的右移位。這里，需要考慮如何實(shí)現(xiàn)：a).對(duì)于乘數(shù)，右移后將被乘數(shù)的末位移至乘數(shù)的高位；b).對(duì)于臨時(shí)數(shù)據(jù)，右移后若先前相加時(shí)產(chǎn)生溢出，則將被乘數(shù)高位補(bǔ)1，若無(wú)溢出，則高位補(bǔ)0；（5）如何控制程序的結(jié)束。 對(duì)于問(wèn)題（1），將臨時(shí)數(shù)據(jù)存放在R0寄存器，乘數(shù)存放在R1寄存器，因?yàn)楸怀藬?shù)不一定每次都參與運(yùn)算，因此存放在主存內(nèi)，需要時(shí)調(diào)入寄存器R2中。問(wèn)題（2）中，將乘數(shù)與01相

3、與結(jié)果再減1，若末位為0，則產(chǎn)生借位，F(xiàn)C=1，P測(cè)試時(shí)直接進(jìn)行下步的移位運(yùn)算；若末位為1，則不產(chǎn)生借位，F(xiàn)C=0，P測(cè)試時(shí)進(jìn)行臨時(shí)數(shù)據(jù)與被乘數(shù)相加，再進(jìn)入下步的移位運(yùn)算。 判斷溢出的目的是為了在下步移位運(yùn)算時(shí)確定臨時(shí)數(shù)據(jù)的高位補(bǔ)1或是不0，因此問(wèn)題（3）的判斷方法可類似問(wèn)題（2），將進(jìn)位信息存入寄存器R2中后減1，再次存入R2。若進(jìn)位為0，則產(chǎn)生借位，F(xiàn)C=1；若進(jìn)位為1，則不產(chǎn)生借位，F(xiàn)C=0。 問(wèn)題（4）先進(jìn)行乘數(shù)的移位，將乘數(shù)與(FE)十六進(jìn)制相與，從而將乘數(shù)末位變?yōu)?，再將臨時(shí)數(shù)據(jù)與（01）十六進(jìn)制相與，取出臨時(shí)數(shù)據(jù)的末位，最后將兩個(gè)相與的結(jié)果相或后右環(huán)移，就實(shí)現(xiàn)臨時(shí)數(shù)據(jù)的末位移至乘

4、數(shù)的高位的運(yùn)算。進(jìn)行臨時(shí)數(shù)據(jù)的移位時(shí)，將臨時(shí)數(shù)據(jù)與(FE)十六進(jìn)制相與，從而將臨時(shí)數(shù)據(jù)末位變?yōu)?，然后結(jié)果右環(huán)移，根據(jù)問(wèn)題（3）溢出判斷的結(jié)果選擇與（80）十六進(jìn)制或與（00）十六進(jìn)制相或，就實(shí)現(xiàn)臨時(shí)數(shù)據(jù)的移位。問(wèn)題（5）中，因?yàn)閮蓚€(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的乘法需要移位運(yùn)算8次，故可設(shè)一個(gè)計(jì)數(shù)器，八次運(yùn)算后結(jié)束程序。四、具體實(shí)現(xiàn)： 1、畫(huà)出算法流程圖 2. 根據(jù)算法實(shí)現(xiàn)，若需修改指令系統(tǒng)，畫(huà)出修改后的微程序流程圖紅色為改動(dòng)過(guò)的微程序代碼3編寫(xiě)微程序紅色為改動(dòng)過(guò)的微程序代碼 $M 00 ; NOP $M 01 006D43 ; PC-AR, PC加1 $M 03 ; MEM-IR, P $M 04 ; R

5、S-B $M 05 04B201 ; A加B-RD $M 06 ; RS-B $M 07 ; A與B-RD $M 08 ; MEM-AR $M 09 ; IO-RD $M 0A ; MEM-AR $M 0B ; NOP $M 0C ; MEM-RD $M 0D ; RD-MEM $M 0E ; A-PC $M 0F 0000CB ; NOP, P $M 10 ; RS-IO $M 11 ; MEM-RD $M 12 ; A-1-RD $M 13 ; RS-B $M 14 05B201 ; A減B-RD $M 15 ; RS-B $M 16 01B201 ; A或B-RD $M 17 ; RS-

6、B $M 18 02B201 ; A循環(huán)右移-RD $M 1B ; A-PC $M 1C 10101D ; MEM-A $M 1D 10608C ; MEM-AR, P $M 1E 10601F ; MEM-AR $M 1F ; MEM-A $M 20 10608C ; MEM-AR, P $M 28 ; MEM-A $M 29 00282A ; RI-B $M 2A 04E22B ; A加B-AR $M 2B 04928C ; A加B-A, P $M 2C 10102D ; MEM-A $M 2D 002C2E ; PC-B $M 2E 04E22F ; A加B-AR $M 2F 04928

7、C ; A加B-A, P $M 30 ; RD-A $M 31 ; RD-A $M 32 006D48 ; PC-AR, PC加1 $M 33 006D4A ; PC-AR, PC加1 $M 34 ; RS-RD $M 35 ; NOP $M 36 006D51 ; PC-AR, PC加1 $M 37 ; RD-A $M 38 ; RD-A $M 39 ; RD-A $M 3A ; RD-A $M 3B ; NOP $M 3C 006D5C ; PC-AR, PC加1 $M 3D 006D5E ; PC-AR, PC加1 $M 3E 006D68 ; PC-AR, PC加1 $M 3F 006

8、D6C ; PC-AR, PC加14. 編寫(xiě)機(jī)器指令驗(yàn)證 $P 00 20 ; START: IN R0,00H 從IN單元讀入被乘數(shù) $P 01 00 ; $P 02 D0 ; STA 00 60H,R0 存入主存#60 $P 03 60 ; $P 04 20 ; IN R0,#00H 從IN單元讀入乘數(shù) $P 05 00 ; $P 06 D0 ; STA 00 61H,R0 存入主存#61 $P 07 61 ; $P 08 60 ; LDI R0,08H 計(jì)數(shù)值08 $P 09 08 ; $P 0A D0 ;STA 00 62H,RO 將計(jì)數(shù)值存入主存 $P 0B 62 ; $P 0C 6

9、0 ;LDI R0,00H 載入初始和00 $P 0D 00 ; $P 0E C1 ;LAD 00 61H,R1 讀乘數(shù)到R1 $P 0F 61 ; $P 10 C2 ;LAD 00 60H,R2 讀乘數(shù)到R2 $P 11 60 ; $P 12 63 ;LDI R3,01H 載入校驗(yàn)數(shù)01 $P 13 01 ; $P 14 17 ;AND R3,R1 取乘數(shù)的最低位 $P 15 73 ;DEC R3 R3自減1 $P 16 F0 ;BZC 00 21H 最低位為0則跳轉(zhuǎn) $P 17 21 ; $P 18 08 ;ADD R0,R2 相加 $P 19 F0 ;BZC 00 1FH 溢出則跳轉(zhuǎn) $

10、P 1A 1F ; $P 1B 62 ;LDI R2 01H R2作為溢出標(biāo)志，不溢出為1 $P 1C 01 ; $P 1D E0 ;JMP 00 21 $P 1E 21 ; $P 1F 62 ;LDI R2 00H 溢出置0 $P 20 00 ; $P 21 63 ;LDI R3 00H 移位位數(shù) $P 22 00 ; $P 23 AD ;RR R1,R3 R1右移0位 $P 24 AC ;RR R0,R3 R0右移0位 $P 25 F0 ;BZC 00 2CH R0移出的是1則跳轉(zhuǎn) $P 26 2C ; $P 27 63 ;LDI R3,B 載入屏蔽字 $P 28 7F ; $P 29 1

11、D ;AND R1,R3 給R1最高位置0 $P 2A E0 ;JMP 00,2F $P 2B 2F ; $P 2C 63 ;LDI R3 B 載入屏蔽字 $P 2D 80 ; $P 2E 9D ;OR R1,R3 給R1最高位置1 $P 2F 72 ;DEC R2 R2自減1 $P 30 F0 ;BZC 00 37H 18步有溢出則跳轉(zhuǎn) $P 31 37 ; $P 32 63 ;LDI R3, 置入屏蔽字 $P 33 7F ; $P 34 1C ;AND R0,R3 給R0高位置0 $P 35 E0 ;JMP 00,3AH $P 36 3A ; $P 37 63 ;LDI R3, 置入屏蔽字

12、 $P 38 80 ; $P 39 9C ;OR R0,R3 給R0高位置1 $P 3A C2 ;LAD 62H,R2 取計(jì)數(shù)值 $P 3B 62 ; $P 3C 72 ;DEC R2 計(jì)數(shù)值自減1 $P 3D D2 ;STA 62H,R2 存計(jì)數(shù)值 $P 3E 62 ; $P 3F 63 ;LDI R3,01H 載入檢驗(yàn)數(shù) $P 40 01 ; $P 41 8E ;SUB R2,R3 判斷是否循環(huán)8次 $P 42 F0 ;BZC 00 46H 執(zhí)行到第八次時(shí)00-01有借位，跳轉(zhuǎn) $P 43 46 ; $P 44 E0 ;JMP 00 10H 返回繼續(xù)循環(huán) $P 45 10 ; $P 46

13、D1 ;STA 64H,R1 低位存入主存#64H $P 47 64 ; $P 48 D0 ;STA 65H,R0 高位存入主存#65H $P 49 65 ; $P 4A 34 ;OUT 40H,R1 顯示低位 $P 4B 40 ; $P 4C 30 ;OUT 40H,R0 顯示高位 $P 4D 40 ; $P 4E 50 ;HLT 停機(jī)聯(lián)機(jī)裝入調(diào)試五、調(diào)試運(yùn)行結(jié)果： 六、所遇問(wèn)題及解決方法： 設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題就是上述問(wèn)題分析時(shí)遇到的問(wèn)題，這些問(wèn)題的解決花費(fèi)了很長(zhǎng)一段時(shí)間。此外，在測(cè)試時(shí)，由于一些數(shù)據(jù)在運(yùn)算過(guò)程中出現(xiàn)臨時(shí)數(shù)據(jù)移位時(shí)使得臨時(shí)數(shù)據(jù)全為0，或者乘數(shù)移位時(shí)出現(xiàn)全為0，此時(shí)FZ=1，P測(cè)試時(shí)與FC=1一樣進(jìn)行同樣處