基于复杂模型机两个8位二进制数乘法的实现

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实验报告

实验名称：基于复杂模型机两个8位二进制数乘法的

实现

日期：2011.12.29

班级：学号：姓名：

班级：学号：姓名：

一、实验目的：

1. 综合运用所学计算机组成原理知识，设计并完成较为完整的计算机

2. 掌握原码一位乘实现的控制流程和硬件配置

二、实验内容：

利用复杂模型机编写程序实现两个8位二进制的乘法运算

三、项目要求及分析：

本程序要求编写程序实现两个8位二进制的乘法运算并将结果输出。两数相乘，可视为加法和移位两种运算，因为在模型机中规定字长全部用来表示数据，数值全为正，故不需要考虑符号，因此在设计编写时需要考虑的问题有：

（1）乘数、被乘数以及每次加法移位运算后的临时数据存放位置；

（2）在做加法运算时，如何取出乘数的末位以确定临时数据与0相加或与被乘数相加；（3）加法运算时，若两数相加产生溢出，如何判断溢出；

（4）移位运算时，如何控制乘数与临时数据的右移位。

这里，需要考虑如何实现：

a).对于乘数，右移后将被乘数的末位移至乘数的高位；

则高位补0；

（5）如何控制程序的结束。

对于问题（1），将临时数据存放在R0寄存器，乘数存放在R1寄存器，因为被乘数不一定每次都参与运算，因此存放在主存内，需要时调入寄存器R2中。

问题（2）中，将乘数与01相与结果再减1，若末位为0，则产生借位，FC=1，P<4>测试时直接进行下步的移位运算；若末位为1，则不产生借位，FC=0，P<4>测试时进行临时数据与被乘数相加，再进入下步的移位运算。

判断溢出的目的是为了在下步移位运算时确定临时数据的高位补1或是不0，因此问题（3）的判断方法可类似问题（2），将进位信息存入寄存器R2中后减1，再次存入R2。若进位为0，则产生借位，FC=1；若进位为1，则不产生借位，FC=0。

问题（4）先进行乘数的移位，将乘数与(FE)十六进制相与，从而将乘数末位变为0，再将临时数据与（01）十六进制相与，取出临时数据的末位，最后将两个相与的结果相或后右环移，就实现临时数据的末位移至乘数的高位的运算。进行临时数据的移位时，将临时数据与(FE)十六进制相与，从而将临时数据末位变为0，然后结果右环移，根据问题（3）溢出判断的结果选择与（80）十六进制或与（00）十六进制相或，就实现临时数据的移位。

问题（5）中，因为两个8位二进制数的乘法需要移位运算8次，故可设一个计数器，八次运算后结束程序。

四、具体实现：

1、画出算法流程图

红色为改动过的微程序代码

红色为改动过的微程序代码

$M 00 000001 ; NOP

$M 01 006D43 ; PC->AR, PC加1 $M 03 107070 ; MEM->IR, P<1> $M 04 002405 ; RS->B

$M 05 04B201 ; A加B->RD

$M 06 002407 ; RS->B

$M 07 013201 ; A与B->RD

$M 08 106009 ; MEM->AR

$M 09 183001 ; IO->RD

$M 0A 106010 ; MEM->AR

$M 0B 000001 ; NOP

$M 0C 103001 ; MEM->RD

$M 0D 200601 ; RD->MEM

$M 0E 005341 ; A->PC

$M 0F 0000CB ; NOP, P<3>

$M 10 280401 ; RS->IO

$M 11 103001 ; MEM->RD

$M 12 063201 ; A-1->RD

$M 13 002414 ; RS->B

$M 14 05B201 ; A减B->RD

$M 15 002416 ; RS->B

$M 16 01B201 ; A或B->RD

$M 17 002418 ; RS->B

$M 18 02B201 ; A循环右移->RD $M 1B 005341 ; A->PC

$M 1C 10101D ; MEM->A

$M 1D 10608C ; MEM->AR, P<2> $M 1E 10601F ; MEM->AR

$M 1F 101020 ; MEM->A

$M 20 10608C ; MEM->AR, P<2> $M 28 101029 ; MEM->A

$M 29 00282A ; RI->B

$M 2A 04E22B ; A加B->AR $M 2B 04928C ; A加B->A, P<2> $M 2C 10102D ; MEM->A

$M 2D 002C2E ; PC->B

$M 2E 04E22F ; A加B->AR

$M 2F 04928C ; A加B->A, P<2> $M 30 001604 ; RD->A

$M 31 001606 ; RD->A

$M 32 006D48 ; PC->AR, PC加1 $M 33 006D4A ; PC->AR, PC加1 $M 34 003401 ; RS->RD

$M 36 006D51 ; PC->AR, PC加1

$M 37 001612 ; RD->A

$M 38 001613 ; RD->A

$M 39 001615 ; RD->A

$M 3A 001617 ; RD->A

$M 3B 000001 ; 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 006D6C ; PC->AR, PC加1

4. 编写机器指令验证

$P 00 20 ; START: IN R0,00H 从IN单元读入被乘数

$P 01 00 ;

$P 02 D0 ; STA 00 60H,R0 存入主存#60

$P 03 60 ;

$P 04 20 ; IN R0,#00H 从IN单元读入乘数

$P 05 00 ;

$P 06 D0 ; STA 00 61H,R0 存入主存#61

$P 07 61 ;

$P 08 60 ; LDI R0,08H 计数值08

$P 09 08 ;

$P 0A D0 ;STA 00 62H,RO 将计数值存入主存

$P 0B 62 ;

$P 0C 60 ;LDI R0,00H 载入初始和00

$P 0D 00 ;

$P 0E C1 ;LAD 00 61H,R1 读乘数到R1

$P 0F 61 ;

$P 10 C2 ;LAD 00 60H,R2 读乘数到R2

$P 11 60 ;

$P 12 63 ;LDI R3,01H 载入校验数01

$P 13 01 ;

$P 14 17 ;AND R3,R1 取乘数的最低位

$P 15 73 ;DEC R3 R3自减1

$P 16 F0 ;BZC 00 21H 最低位为0则跳转

$P 17 21 ;

$P 18 08 ;ADD R0,R2 相加

$P 19 F0 ;BZC 00 1FH 溢出则跳转

$P 1A 1F ;

$P 1B 62 ;LDI R2 01H R2作为溢出标志，不溢出为1 $P 1C 01 ;

$P 1D E0 ;JMP 00 21

$P 1E 21 ;

$P 1F 62 ;LDI R2 00H 溢出置0