评语: 课中检查完成的题号及题数：课后完成的题号与题数：成绩: 自评分: 必填实验报告实验名称：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；b).对于临时数据，右移后若先前相加时产生溢出，则将被乘数高位补1，若无溢出，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、画出算法流程图开始输入 00 ~ 07: 载入被乘数与乘数，分 别 存入 主存的60、61位置初始化 08-0B ：置计数值为08H ，存入主存 0C-0D ：初始和00=>R0, 0E-0F: 乘数=>R1判断乘数末位 10-11: 被乘数=>R212-15: 01AND[R1]再减1，判断乘数末位是否为016 ~ 17: FC==1 ?相加 18: [R0]+[R1]=>[R0]部分积与被乘数相加 移位 21-23:[R0]部分积右移一位24： [R1]乘数右移一位，FC 标记移出的数判断循环次数 3A-43：计数值=>[R2],自减1，再存入主存44-45: FZ==1 ?4E: 算法完成, 停机Y (乘数末位为0）N(乘数末位为1）判断溢出 19-20 : 若FC==1，有溢出，00=>R2 否则 01=>R2修正[R1]最高位 25-2E:若FC==1移位前[R0]最低位为1,80AND[R1]=>[R1],[R1]最高位置1， 否则 7FAND[R1]=>[R1],[R1]最高位置0 即将[R0]最低位移到[R1]最高位修正[R0]最高位 2F-39:[R2]自减1若FC==1,[R2原为0],有溢出80AND[R0]=>[R0],[R0]最高位置1， 否则 7FAND[R0]=>[R0],[R0]最高位置0Y (循环8次）N(循环不足8）存数 46-49：低八位[R1]存入主存64单元 高八位[R0]存入主存65单元输出 4A-4D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$M 3F 006D6C ; PC->AR, PC加14. 编写机器指令验证$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$P 21 63 ;LDI R3 00H 移位位数$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$P 25 F0 ;BZC 00 2CH R0移出的是1则跳转$P 26 2C ;$P 27 63 ;LDI R3,01111111B 载入屏蔽字$P 28 7F ;$P 29 1D ;AND R1,R3 给R1最高位置0$P 2A E0 ;JMP 00,2F$P 2B 2F ;$P 2C 63 ;LDI R3 10000000B 载入屏蔽字$P 2D 80 ;$P 2E 9D ;OR R1,R3 给R1最高位置1$P 2F 72 ;DEC R2 R2自减1$P 30 F0 ;BZC 00 37H 18步有溢出则跳转$P 31 37 ;$P 32 63 ;LDI R3,01111111 置入屏蔽字$P 33 7F ;$P 34 1C ;AND R0,R3 给R0高位置0$P 35 E0 ;JMP 00,3AH$P 36 3A ;$P 37 63 ;LDI R3,10000000 置入屏蔽字$P 38 80 ;$P 39 9C ;OR R0,R3 给R0高位置1$P 3A C2 ;LAD 62H,R2 取计数值$P 3B 62 ;$P 3C 72 ;DEC R2 计数值自减1$P 3D D2 ;STA 62H,R2 存计数值$P 3E 62 ;$P 3F 63 ;LDI R3,01H 载入检验数$P 40 01 ;$P 41 8E ;SUB R2,R3 判断是否循环8次$P 42 F0 ;BZC 00 46H 执行到第八次时00-01有借位，跳转$P 43 46 ;$P 44 E0 ;JMP 00 10H 返回继续循环$P 45 10 ;$P 46 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 显示低位$P 4B 40 ;$P 4C 30 ;OUT 40H,R0 显示高位$P 4E 50 ;HLT 停机联机装入调试五、调试运行结果：⨯=H H H03030009⨯=01FFH FFH FE H六、所遇问题及解决方法：设计中的主要问题就是上述问题分析时遇到的问题，这些问题的解决花费了很长一段时间。