影視實驗報告-帶結(jié)果081005資料

1、實驗一運算器組成實驗一、實驗目的1學習數(shù)據(jù)信息的表示方法，熟練掌握幾種四則運算方法。2、掌握運算器的工作原理及其組成結(jié)構(gòu)，學習運算器的設計方法。3、熟悉簡單運算的數(shù)據(jù)傳送通路。4、驗證運算器功能發(fā)生器 （74LS181）的組合功能。二、實驗設備TWL-PCC十算機組成原理教學實驗系統(tǒng)一臺，排線若干；PC微機一臺（選配）。三、實驗原理本實驗中所用的運算器數(shù)據(jù)通路圖如圖1.1所示。本通路圖中運算器單元由算術邏輯運算單元（ALU）、兩個字長的工作暫存器 TR1和TR2及一個8位的輸出三態(tài)門組成。其中 ALU是由兩片74LS181以并-串型構(gòu)成的8位字長的算術邏輯運算單元。兩個芯片的控 制端S3 S2

2、、S1、SO、M相應的控制信號相互并到一起由排針引出至外部。74LS181的功能表見表1-1。參與運算的兩數(shù)據(jù)暫存器TR1和TR2由鎖存器74LS273來實現(xiàn)。當C_TR1或C_TR2為高電平時，此時來一個T4脈沖，內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)即被打入到相應的暫存器中。運算器的運算結(jié)果數(shù)據(jù)輸出經(jīng)過一個三態(tài)門（74LS245）連接到內(nèi)總線上，此三態(tài)門輸出由一個B_ALU控制信號控制，當 B_ALU為低電平（0）時，運算器的運算結(jié)果輸出至內(nèi)總線上，而為高電平（1）時，則輸出高阻態(tài)，不影響內(nèi)總線上的其他數(shù)據(jù)。圖1.1運算器數(shù)據(jù)通路圖“輸入設備單元”的8位數(shù)據(jù)開關經(jīng)過一個三態(tài)門（74LS245）連接到內(nèi)總線上，該三

3、態(tài)門的輸出由 B_SW和RD控制信號相或得出，當或的結(jié)果為低電平（0）時，數(shù)據(jù)開關所置的數(shù)據(jù)輸出至內(nèi)總線上?！皵?shù)據(jù)總線”單元上的總線數(shù)據(jù)顯示燈已與內(nèi)總線相連，用來顯示內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)。運算器單元所須的T4脈沖信號連接至該單元的 T4排針端。實驗時，微動開關 KK2的輸出KK2+連接到該單元的 T4排針端，按 動一下微動開關， 即可獲得一個單脈沖信號。 此實驗中的其他 S3、S2、S1、SO、M CN C_TR1 C_TR2 B_ALU B_SWRD等都為電平信號，將他們連接到“開關組單元”中的二進制數(shù)據(jù)開關上來模擬不同的電平狀態(tài)?！伴_關組單元”的SW1-SW17為相互獨立的二進制數(shù)據(jù)開關，開關向

4、上時為0，開關向下時為1。表1.1 74LS181 的邏輯功能表輸入為A和B,輸出為F,為正邏輯S3 S2 S1 S0M=0（算術運算）M=1（邏輯運算）Cn=1（無進位）Cn=0（有進位）0 0 0 0F=AF=A 加 1F=A0 0 0 1F=A+BF=(A+B)加 1F=A+B0 0 1 0F=A+BF=(A+B)加 1F=AB0 0 1 1F=0 減 1F=0F=00 1 0 0F=A 加 ABF=A加Ab加1F=AB0 1 0 1F=AB加 (A+B)F=AB 加(A+B)加 1F=B0 1 1 0F=A減B減1F=A 減 BF=A B0 1 1 1f=AB 減 1f=Abf=Ab1

5、 0 0 0F=A加 ABF=A 力口 AB 力口 1F=A+B1 0 0 1F=A加 BF=A加B加1F=A B1 0 1 0F=AB加 (A+B)F=AB 加(A+B)加 1F=B1 0 1 1F=AB 減 1F=ABF=AB1 1 0 0F=A加 AF=A加A加1F=11 1 0 1F=A 加(A+B)F=A 加(A+B)加 1f=a+b1 1 1 0F=A 加(A+B)F=A 加(A+B)加 1F=A+B1 1 1 1F=A 減 1F=AF=A當向TR1或TR2工作暫存器打入數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)開關三態(tài)門打開，這時應保證運算器輸出三態(tài)門關閉；同樣，當運算器輸出結(jié)果至總線時也應保證數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門

6、是在關閉狀態(tài)。本TWL-PCC十算機組成原理實驗系統(tǒng)中的所有LED指示燈均為亮時所示狀態(tài)為高電平（1），燈不亮時所示其狀態(tài)為低電平（0）。四、實驗步驟1、連接實驗線路。參考實驗連線圖見圖1.2。仔細檢查無誤后，接通電源。34圖1.2運算器組成實驗接線圖2、 先置相關的控制信號為初始態(tài)，即使運算器和輸入設備的輸出都為高阻態(tài)（B_ALU=1 B_SW=1，“輸 入設備單元”中的 RD信號可以一直為低電平（RD=0 ,暫存器TR1和TR2的門控信號都為低電平（C_TR1=0 C_TR2=0。3、 通過“輸入設備單元”的數(shù)據(jù)開關向暫存器TR1中置數(shù)。 撥動8位數(shù)據(jù)開關形成一個 8位二進制數(shù)。（如011

7、00010）。 數(shù)據(jù)開關上的數(shù)據(jù)輸出至總線（B_SW=0 ,打開暫存器TR1的門控信號（C_TR仁D。 按動微動開關 KK2,產(chǎn)生一個T4脈沖，將數(shù)據(jù)開關上的數(shù)據(jù)（01100010）打入到TR1中。然后關掉 暫存器TR1的門控信號（C_TR1=0。4、 通過“輸入設備單元”的數(shù)據(jù)開關向暫存器TR2中置數(shù)。 撥動8位數(shù)據(jù)開關形成一個 8位二進制數(shù)。（如10101101）。 數(shù)據(jù)開關上的數(shù)據(jù)輸出至總線（B_SW=0 ,打開暫存器TR2的門控信號（C_TR2=D。 按動微動開關 KK2,產(chǎn)生一個T4脈沖，將數(shù)據(jù)開關上的數(shù)據(jù)（10101101）打入到TR2中。然后關掉 暫存器TR2的門控信號（C_TR

8、2=0。5、 關掉數(shù)據(jù)開關的輸出三態(tài)門（B_SW=1，打開運算器的數(shù)據(jù)輸出三態(tài)門（ B_ALU=0 ,使運算器輸出至總線上。此時，改變運算器的控制信號S3、S2、S1、S0、M及CN的狀態(tài)，就可獲得不同的運算結(jié)果。參照表1.1其邏輯功能表。女口：先檢驗 TR1和TR2中打入的數(shù)是否正確，可將S3、S2、S1、S0及M分別置為1、1、1、1、1時總線上顯示的為 TR1中的數(shù)；置成1、0、1、0、1時則顯示的為 TR2中的數(shù)。五、實驗要求1、做好預習，掌握 ALU的功能特性，并熟悉本實驗中所用的控制開關的作用和使用方法。2、 置數(shù)TR仁62H TR2=ADH改變運算器的功能設置，觀察運算器的輸出，

9、記錄到下表1.2中，并進行 理論分析，得出結(jié)論。表1.2DR1DR2S3S2S1S0M=0 （算術運算）M=1（邏輯運算）Cn=1無進位Cn=0有進位理論值實驗值理論值實驗值理論值實驗值162HADH0 0 0 0F=62HF=F=63HF=F=9DHF=62HADH0 0 1F=EFHF=F=F0HF=F=10HF=62HADH0 0 1 0F=72HF=F=73HF=F=8DHF=62HADH0 0 1 1F=FFHF=F=00HF=F=00HF=62HADH1 0 0F=A4HF=F=A5HF=F=DFHF=62HADH1 0 1F=31HF=F=32HF=F=52HF=62HADH0

10、1 1 0F=B4HF=F=B5HF=F=CFHF=62HADH；0 1 1 1F=41HF=F=42HF=F=42HF=62HADHp 0 0 0F=82HF=F=83HF=F=BDHF=62HADH1 0 0 1F=0FHF=F=10HF=F=30HF=62HADH1 0 1 0F=92HF=F=93HF=F=ADHF=62HADHM 0 1 1F=1FHF=F=20HF=F=20HF=62HADH1 1 0 0F=C4HF=F=C5HF=F=FFHF=62HADH1 1 0 1F=51HF=F=52HF=F=72HF=62HADHM 1 1 0F=D4HF=F=D5HF=F=EFHF=6

11、2HADH1 1 1 1F=61HF=F=62HF=F=62HF=實驗二靜態(tài)存儲器實驗一、實驗目的1 、掌握靜態(tài)隨機存儲器 RAM的工作特性及使用方法。2、了解半導體存儲器存儲和讀出數(shù)據(jù)的方法。實驗設備PC微機一臺（選配）TWL-PCC十算機組成原理教學實驗系統(tǒng)一臺，排線若干;三、實驗原理SRAM 通路圖見圖2.1，由一片6116構(gòu)成，其容量為 2048 X 8位。6116的A10-A8腳接地，只有 A7-A0地 址使用，實際使用存儲容量為256字節(jié)。存儲器的地址線 A7-A0、數(shù)據(jù)線D7-D0、控制線片選線 CS寫線 WE及輸出使能線 OE均由排針引出，供用戶接線。6116功能表見表2.1所

12、示。表2.16116功能表狀態(tài)CSOEWED7D0未選中1XX高阻抗禁止011高阻抗讀岀001數(shù)據(jù)讀岀寫入010數(shù)據(jù)寫入寫入000數(shù)據(jù)寫入存儲器的地址由“地址寄存器單元”給出。地址寄存器的輸入和存儲器的數(shù)據(jù)都接到內(nèi)總線上，由“輸入設備單元”的數(shù)據(jù)開關經(jīng)三態(tài)門連接到總線上分時給出地址和數(shù)據(jù)。地址寄存器的打入時鐘是由C_AR和T3脈沖相與得到。CSOEWEC_ART3B_SWRD圖2.1靜態(tài)存儲器通路圖四、實驗步驟1 、連接實驗線路。參考實驗連線圖如圖2.2所示。仔細檢查無誤后，接通電源。2、連續(xù)寫存儲器。給 00H 01H 02H、03H、04H地址單元分別寫入數(shù)據(jù) AAH BBH CCH DD

13、H EEH 寫地址。關存儲器的片選線（CS=1）, CLR=1,WE=1 OE=1打開數(shù)據(jù)開關的輸出三態(tài)門（B_SW=0RD=0 ,此時數(shù)據(jù)開關中的數(shù)輸出占領總線，將數(shù)據(jù)開關的數(shù)置為00H （ 00000000）,打開地址寄存器打入門控信號(C_AR=1,然后按動微動開關 KK2產(chǎn)生T3脈沖，即將00H打入到地址寄存器中，同時地址總線指示燈顯示。 寫數(shù)據(jù)。關掉地址寄存器的門控信號(C_AR=0 ,將數(shù)據(jù)開關置為 AAH( 10101010)，打開存儲器的片選線(CS=0),將寫線 WE進行11操作，此時數(shù)據(jù)開關中的數(shù)AAH以被寫到存儲器的 00H地址單元中。 重復，分別在 01H 02H O3

14、H 04H地址單元中寫入數(shù)據(jù) BBH CCH DDH EEH3、連續(xù)讀存儲器。將存儲器 OOH、01H 02H 03H 04H地址單元中的數(shù)分別讀出，觀察讀出的結(jié)果與 寫入結(jié)果是否一致。 寫地址。CS=1, CLR=1,WE=1 0E=1,打開數(shù)據(jù)開關的三態(tài)門( B_SW=0 RD=0，此時數(shù)據(jù)開關中的數(shù)輸出占領總線，將數(shù)據(jù)開關的數(shù)置為00H (00000000),打開地址寄存器打入門控信號(C_AR=1,然后按動微動開關KK2產(chǎn)生T3脈沖，即將00H打入到地址寄存器中，同時地址總線指示燈顯示。 讀數(shù)據(jù)。B_SW=1,CS=Q置讀線有效 OE=Q總線顯示的即為從存儲器 00H地址單元讀出的數(shù)據(jù)

15、 AAH 重復，分別讀出 01H 02H O3H O4H地址單元中的數(shù)據(jù)，觀察與寫入的數(shù)據(jù)是否一致。圖2.2靜態(tài)存儲器實驗接線圖4. 完成下表數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出00H0000 00001111 1111FFH01H0000 00011111 1110FEH02H0000 00101111 1101FDH03H0000 00111111 1100FCH04H0000 01001111 1011FBH05H0000 01011111 1010FAH06H0000 01101111 1001F9H07H0000 01111111 1000F8H08H0000 10001111 0111F7H09H00

16、00 10011111 0110F6H0AH0000 10101111 0101F5H0BH0000 10111111 0100F4H0CH0000 11001111 0011F3H0DH0000 11011111 0010F2H0EH0000 11101111 0001F1H0FH0000 11111111 0000F0H實驗三總線及數(shù)據(jù)通路組成實驗、實驗目的1理解總線的概念、作用和特性。2、掌握用總線控制數(shù)據(jù)傳送的方法。3、進一步熟悉教學計算機的數(shù)據(jù)通路。4、掌握數(shù)字邏輯電路中故障的一般規(guī)律，以及排除故障的一般原則和方法。5、鍛煉分析問題與解決問題的能力，在出現(xiàn)故障的情況下，獨立分析故障現(xiàn)

17、象，并排除故障。二、實驗設備TWL-PCC十算機組成原理教學實驗系統(tǒng)一臺，排線若干；PC微機一臺（選配）。三、實驗原理總線用來連接各個功能部件，本實驗的數(shù)據(jù)通路圖如圖4.1。各個部件都有自己的輸入輸出控制信號。各個部件的控制信號都需要是連接到“開關組單元”的各個獨立的二進制開關上來手動控制。連接到總線上 的地址寄存器只有輸入線，其輸出直接連接到存儲器的地址，用于鎖存需讀寫的存儲器的地址。本實驗中時序信號用到了 T3和T4信號，可將“信號源單元”的時鐘輸出 SY接到“時序發(fā)生器單元” 的上，將0T3和0T4分別連接到“總線單元”中相應的 T3和T4端上，二進制開關撥至“單步”狀態(tài)，然 后每按動一

18、次啟動鍵 START就會順序產(chǎn)生一個 T3、T4時序信號。根據(jù)掛接在總線上的幾個部件，設定實驗要求：將存儲器10H地址存入數(shù)據(jù)93H,然后將存儲器10H地址單元中存儲的數(shù)據(jù)送輸出單元顯示，同時也存入到R0寄存器中。存儲器單元A0A0T3地址寄存器單元AR ( 2 73 )D7 - - - - D 0AND C_AR 門,C-WE“RAM( 6 116)A7A0D7D0地址總線顯示JQOER0 ( 3 74 )D7 - - - - D0 CP斗BR0C R0寄存器堆單元T4數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)開關輸入設備單元B_SWRD態(tài)門 (245)A0D7D0鎖存譯碼(GAL )a b c d e f gIIII輸

19、出設備單元B_LED WR圖4.1 總線實驗數(shù)據(jù)通路圖四、實驗步驟1 本實驗有兩種連線方式： 各個單元的控制信號分別由不同的開關獨立控制，連線參考圖見圖4.2。 同后邊模型機實驗相同，存儲器、I/O設備有各自的片選線，但是共用一根讀線和一根寫線。2、由于有不同的連線圖就有不同的執(zhí)行流程，按照第一種連線方式，完成實驗任務須有以下幾步操作： 數(shù)據(jù)輸入開關置10H打入到地址寄存器。 數(shù)據(jù)輸入開關置數(shù)據(jù) 93H打入到存儲器。 存儲器輸出數(shù)據(jù)到輸出設備同時打入到R0寄存器。3 、連接實驗線路。參考實驗連線圖如圖4.2所示。仔細檢查無誤后，接通電源。4、 置所有控制信號為初始態(tài)：輸入設備（B_SW=1,R

20、D=1、地址寄存器（C_AR=0、存儲器（CS=1 RD=1 WE=）輸出設備（B_LED=1 WR=1、通用寄存器 RO （B_R0=1、C_R0=0 ,CLR=1。5、“時序發(fā)生器單元”中的二進制開關撥至“單步”狀態(tài)。 數(shù)據(jù)開關置數(shù)10H, B_SW=1 RD=0, C_AR=1，按動時序啟動鍵 START產(chǎn)生的T3節(jié)拍脈沖將總線上的數(shù)據(jù)打入到地址寄存器中。關掉地址寄存器打入門控信號（C_AR=0）。 數(shù)據(jù)開關置93H, CS=0 OE=1 WE=h0f 1,此時將總線上的數(shù)據(jù)93H寫入到存儲器當前地址單元中。關掉輸入設備三態(tài)門（B_SW=1，關掉存儲器片選線（CS=1）。 存儲器片選有效

21、讀有效（CS=0 WE=1 OE=0 ,輸出設備片選有效寫有效（ B_LED=0 WR=P 0宀1）, 此時存儲器中的數(shù)打入到輸出設備的數(shù)碼管中顯示，同時，打開通用寄存器R0的打入門控信號（C_R0=1 ,按動時序啟動鍵 START產(chǎn)生的T4節(jié)拍脈沖將總線上的數(shù)據(jù)打入到通用寄存器R0中。然后關存儲器（CS=1）,關通用寄存器打入門控信號（C_R0=0。五、實驗要求1 、在數(shù)據(jù)傳送過程中，發(fā)現(xiàn)了什么故障？記錄故障現(xiàn)象，排除故障的分析思路，故障定位及故障的性質(zhì)。2、以第二種實驗接線方法實現(xiàn)本實驗要求，即存儲器、I/O設備（包括輸入設備和輸出設備）有各自的片選線，但是共用一根讀線和一根寫線的方式連接

22、實驗線路，分析有什么區(qū)別，編寫執(zhí)行流程，寫出詳細的 實驗步驟，記錄實驗數(shù)據(jù)。圖4.2總線實驗接線圖實驗四控制器實驗一、實驗目的1、掌握計算機控制器的功能、組成及其不同的結(jié)構(gòu)。2、掌握微程序控制器的組成、工作原理。3、學習微程序控制器的設計與實現(xiàn)。4、掌握設計指令的執(zhí)行流程。5、熟悉本教學計算機微程序的編制、寫入，觀察微程序的運行。二、實驗設備TWL-PCC十算機組成原理教學實驗系統(tǒng)一臺，排線若干；PC微機一臺（選配）。三、實驗原理1控制器原理微程序控制器的基本思想可以概括為兩點： 將控制器所需要的微命令，以微代碼的形式編成微指令，存入一個控制存儲器中，這個控制存儲器由只讀存儲器ROM勾成。在計

23、算機運行時，從控存中取出微指令，用其所包含的微命令來控制有關部件的操作。 將每種機器指令分解為若干條微操作序列，用若干條微指令來解釋一條機器指令。再根據(jù)整個指令系 統(tǒng)的需要，編制出一套完整的微程序，預先存入控存中。微程序控制器的工作原理是將一條微指令分成兩部分：控制命令字段和下址字段，用微指令的控制命令 字段來提供一條機器指令的一個執(zhí)行步驟所需要的控制信號，用這條微指令的下址字段來指明下一條微指令 在控制存儲器中的地址，用于從控制存儲器中讀出下一條微指令。微程序控制器的組成結(jié)構(gòu)包括：控制存儲器（CM、微指令寄存器（卩IR）、微地址寄存器（卩AR）及后續(xù)微地址形成電路。2 .單元電路組成微程序控

24、制器組成原理圖如圖5.1，其邏輯框圖則如圖 5.2所示。該單元主要由以下部件組成：（1）控制存儲器（CM控制存儲器（CM由4片2816 （2KX 8位）E2PROM1成，具有掉電保護功能，用于存放32位微指令。將4片2816并聯(lián)起來，就構(gòu)成了容量為 256X 32位控制存儲器，即可以存放256條微指令?！拔⒖仄鲉卧庇幸粋€三檔撥動開關，用來選擇控制器處于編程/校驗/運行狀態(tài)?！熬幊獭睜顟B(tài)即手動給控存寫數(shù)據(jù)，“校驗”狀態(tài)即手動校驗控存給定地址中的數(shù)據(jù)。教學計算機運行時須撥在“運行”狀態(tài)?？卮娴?片2816的片選信號 CS分別由單片機控制單元的P3.2、P3.3、P3.4、P3.5控制。平時都為有

25、效狀態(tài)，只有聯(lián)機操作時上位機對控存進行讀寫時，會關掉所有片選，然后依次打開每片進行讀寫操作。而4片2816的輸出使能0E寫信號WE勻由編程單元電路根據(jù)編程開關的狀態(tài)及聯(lián)機的情況控制產(chǎn)生并輸出，在“編程”狀態(tài)時全為寫有效，在“校驗”狀態(tài)時全為讀有效，在“運行”狀態(tài)時全為讀有效，但當聯(lián)機操作時上 位機也會控制讀寫狀態(tài)。4片2816的存儲器的地址 A7A0分別并聯(lián)到一起。它們在手動編程/校驗時（“編程”狀態(tài)或“校驗”狀態(tài)）由手動微地址鎖存器（74LS374）提供，它由排針 MCJ1的MAMA0輸入在T1時刻打入鎖存；運行時（“運行”狀態(tài)下）由微地址寄存器（卩AR提供；或聯(lián)機情況下由單片機控制單元來給

26、出。8個指示UA：UA0等用來實時顯示微地址?？卮娴臄?shù)據(jù)輸入/輸出作為32位微指令寄存器（卩IR）的輸入端，或由32位微代碼輸入開關 MK3MK0 經(jīng)三態(tài)門（74LS245）作為輸入，三態(tài)門由編程開關電路控制，DL0VT1VT2VT3VTTN_CR_CR_C i R_C 2FT_C 1FT_C8燈示顯=-1+I(TN_B(CP_BDR_B3F_BPS_BFS_BULA_BFCA uA1uA0各控制位作用解釋如下:M7M0位，被定義為微地址 uA7uAO。四、實驗步驟（1）圖5.5為一個設計好的簡單指令系統(tǒng)所對應的微程序流程圖。其所對應的微程序入口地址影射表見表5.5所示。按照微指令流程圖將全部

27、微程序按微指令格式翻譯成二進制代碼，將得到如表5.6所示的本指令系統(tǒng)的微程序清單。INf 20HPCAR, PC+1控制臺操作OUT21HPCAR,PC+1運行STAJMP22H23H24H25HPCAR,PC+1D5HRAMARRAMARRAMARDDHDEHSV R0R( LED07HRDTRIt 06HRAMTF2PCAR,PC+1F 0AHRAMAR1F 0BHR(RAMJLZRD TR1D9HALLRDALUR0PCAR,PC+1DCHRAMPC圖5.5 微程序流程圖表5.5微程序入口地址影射表序號指令編碼入口地址1IN R00000 000020H2OUT RO0001 00002

28、1H3ADD R0 ADR0010 000022H4NOT R00011 000023H5STA ADR R00100 000024H6JMP ADR0101 000025H表5.6基本指令的微程序清單微址S3 S2 S1 S0 M CN CP IO/M WE RD C_PC C_SP U/D IA ICFABC下址操作功能000 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100000000100010000空操作010 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000010PC-AR,PC+1020 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0

29、0 100010010000100000RAM-IR030 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001101RAM-AR040 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001110RAM-AR050 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000000110RAM-AR060 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100001000000000111RAM-TR2070 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 110000100000001000RO-TR1081

30、 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 100101100000000001ALU-R0090 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100101100000000001ALU-R00A0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001011RAM-AR0B0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 110000000000000001RO-RAM0C0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 100000010100000001RAM-PC0D0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 100

31、001100000000001SW-R00E0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 110000000000000001R0-LED100 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000010010PC-AR,PC+1110 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000010101PC-AR,PC+1120 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 100000100000010100SW-TR1130 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100000000000000001空操作141 1

32、 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 100100000000010000ALU-RAM150 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100000100000010110RAM-TR1161 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 100100000000010001ALU-LED200 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000011PC-AR,PC+1210 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000100PC-AR,PC+1220 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

33、0 0 0 111010100000000101PC-AR,PC+1230 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 110000100000001001RO-TR1240 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000001010PC-AR,PC+1250 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000001100PC-AR,PC+1圖5.5微程序流程圖中一個矩形方框表示一條微指令，方框中的內(nèi)容為該條指令執(zhí)行的微操作，右上角的數(shù)字是該條指令的微地址，向下的箭頭指出下一條要指向的微地址。(2) 連接實驗線路圖，實驗接線參考圖

34、如圖5.6所示。仔細檢查接線無誤后，接通電源。(3) 寫微代碼方法一：脫機手動寫入。 將“微程序控制器單元”右上角的編程開關置為“編程”狀態(tài)。 將“時序發(fā)生器單元”中的運行狀態(tài)開關置為“單步”狀態(tài)。 在“開關組單元”用二進制模擬開關置微地址到MA7- MA0 在MK3仆MK0開關組置32位微代碼，32位微代碼顯示燈用于指示所置開關狀態(tài)，開關量為“0” 時燈滅，開關量為“1”時燈亮。 按START啟動時序，將32位微代碼寫入控存 2816中由微地址 MA7MAO所指定的相應單元。 給出不同的微地址，重復步驟，即可將微指令代碼一條條裝入控存中。方法二：聯(lián)機裝入。參見本書第一部分第三章“聯(lián)機軟件使用

35、說明”。(4) 校驗微代碼方法一：脫機手動校驗。 將“微程序控制器單元”右上角的編程開關置為“校驗”狀態(tài)。 將“時序發(fā)生器單元”中的運行狀態(tài)開關置為“單步”狀態(tài)。 在“開關組單元”用二進制模擬開關置微地址到MA7- MA0 按動START按鍵，啟動時序，即將控存2816中由微地址 MA7 MA0所指定的相應單元中代碼讀出，由32位微代碼指示燈顯示其狀態(tài)。燈亮為“1 ”，滅為“ 0”。 給出不同的微地址，重復步驟，即可校驗每個微地址存入的微代碼。方法二：聯(lián)機裝入。參見本書第一部分第三章“聯(lián)機軟件使用說明”。（5）運行微指令 單步運行 將“微程序控制器單元”右上角的編程開關置為“運行”狀態(tài)。 將“

36、時序發(fā)生器單元”中的運行狀態(tài)開關置為“單步”狀態(tài)。 撥動“開關組單元”中的CLR總清開關（1 t 0 t 1）,使微地址寄存器 UA7UA0清零，從而使運行入口微地址從00H開始。 每按動一次START按鍵，即讀出一條微指令代碼，然后停機。此時，微地址顯示燈指示的為下一條要執(zhí)行的微地址，微代碼顯示燈MD3MD0的狀態(tài)（為“ 0”時燈滅）指示下一條微地址所讀出的微代碼。連續(xù)運行 將“微程序控制器單元”右上角的編程開關置為“運行”狀態(tài)。 將“時序發(fā)生器單元”中的運行狀態(tài)開關置為“連續(xù)”狀態(tài)。 撥動CLR總清開關（1t 0t 1）,使微地址寄存器清零，從而使運行入口微地址從00H開始。 按動STAR

37、T按鍵，啟動時序電路，則可以連續(xù)讀出（執(zhí)行）微指令代碼。 撥動“開關組單元”中的CLR總清開關（1 t0t 1）,或?qū)ⅰ皶r序發(fā)生器單元”中的運行狀態(tài)開關撥為“單步”狀態(tài)都可以使系統(tǒng)停機。五、實驗要求1、將表5.6中的微代碼寫入到控存并校驗。2、觀察單步執(zhí)行的流程，解釋其現(xiàn)象。3、從圖5.5微程序流程及上述執(zhí)行現(xiàn)象可看出，微程序流程圖中的很多微指令都沒有走到，為什么？總線單元T1T2Fl1根據(jù)流程圖如何在出現(xiàn)分支時走到其他分支入口？（提示：由微控器單元的微地址強制位SE5- SE0實現(xiàn)。）OT1OT2時序信號發(fā)生器單元SY信號源單元圖5.6微程序控制器實驗接線圖實驗六基本模型機設計與實現(xiàn)一、實驗

38、目的1在掌握各部件單元電路實驗的基礎上，進一步將它們連接起來組成系統(tǒng)，構(gòu)造一臺基本模型計算機。2、為這個模型計算機設計指令系統(tǒng)及設計合理的指令和操作數(shù)的尋址方式等。3、編寫指令系統(tǒng)對應的微程序，將每條機器指令的微程序合理地分配在控制存儲器的適當存儲地址中。4、上機調(diào)試掌握整機概念，掌握一臺基本模型計算機的設計的基本流程。二、實驗設備1 TWL-PCC十算機組成原理教學實驗系統(tǒng)一臺，排線若干。2、PC微機一臺(選配)。三、實驗原理1 基本原理目前大部分計算機基于馮諾依曼原理：存儲程序方式，將事先編制好的程序連續(xù)存放到存儲器中。 二進制代碼表示指令和數(shù)據(jù)。設計一臺完整的計算機，大致需按如下的順序來

39、考慮：(1) 確定設計目標：確定所設計計算機的功能和用途。(2) 確定指令系統(tǒng)確定數(shù)據(jù)的表示格式、位數(shù)、指令的編碼、類型、需要設計哪些指令及使用的尋址方式。(3) 總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路總體結(jié)構(gòu)設計包含確定各部件設置以及它們之間的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)。在此基礎上，就可以擬出各種信息傳 送路徑，以及實現(xiàn)這些傳送所需要的微命令。對于部件設置，比如要確定運算器部件采用什么結(jié)構(gòu)，控制器采用微程序控制還是硬布線控制等。綜合考慮計算機的速率、性能價格比、可靠性等要求，設計合理的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，采用何種方案的內(nèi)總 線及外總線。數(shù)據(jù)通路不同，執(zhí)行指令所需要的操作就不同，計算機的結(jié)構(gòu)也就不一樣。(4) 設計指令執(zhí)行流程數(shù)據(jù)通

40、路確定后，就可以設計指令系統(tǒng)中每條指令的執(zhí)行流程。根據(jù)指令的復雜程度，每條指令所需要 的機器周期數(shù)。對于微程序控制的計算機，根據(jù)總線結(jié)構(gòu)，需考慮哪些微操作可以安排在同一個微指令中， 哪些微操作不能安排在同一條微指令中。(5) 確定微程序地址：根據(jù)后續(xù)微地址的形成方法，確定每條微程序地址及分支轉(zhuǎn)移地址。(6) 根據(jù)微指令格式，將微程序流程中的所有微指令代碼化，轉(zhuǎn)化成相應的二進制代碼，寫入到控制 存儲器中的相應單元中。(7) 組裝、調(diào)試：在總調(diào)試前，先按功能模塊進行組裝和分調(diào)。總調(diào)時連接所有模塊，用單步方式執(zhí)行機器指令的微程序流程圖，當全部微程序流程運行結(jié)果正確，則 在內(nèi)存中裝入一段機器指令，進行

41、其他的運行方式等功能調(diào)試及執(zhí)行指令的正確性驗證。2 基本模型計算機設計步驟基本模型機數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器完成，CPU從內(nèi)存中取出一條機器指令到指令執(zhí)行結(jié)束的一個指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機器指令對應一段微程序。1 )確定設計目標。本實驗將設計一個簡單的模型機算計，具有計算機的基本功能部件，具有存儲器及輸入輸出設備的讀寫,能進行基本的運算功能和程序分支轉(zhuǎn)移。2 )確定指令系統(tǒng)。指令的編碼原則須按照圖 6.3指令譯碼中所示的I714為操作碼，或擴展操作碼 11、10。在本實驗中，定義了六條簡單的機器指令，格式和功能如下： IN R0 , PORT0000PORT格式:1

42、716 15 14 13 12 11 10功能：輸入設備單元中的數(shù)據(jù)開關所置的數(shù)tR0。PORT為輸入設備單元的口地址。此指令為雙字節(jié)指令。 OUT PORT R0格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00001PORT功能：R0t輸出設備單元中的鎖存器鎖存并在數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。PORT為輸出設備單元的口地址。此指令為雙字節(jié)指令。 ADD RQ ADDR格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00010ADDR功能：將RO寄存器中的數(shù)和存儲器 ADR地址單元中的數(shù)相加送到 R0中。ADDR為存儲器的地址。此指令為雙字節(jié)指令。 NOT R0格式： 17 I6 I5 I4

43、I3 I2 11 I00011功能：將R0寄存器中的數(shù)邏輯取反后又送回R0中。此指令為單字節(jié)指令。 STA ADDR, R0格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00100ADDR功能：將R0中的數(shù)存儲到存儲器的 ADR所指的地址單元中。ADDR為存儲器的地址。此指令為雙字節(jié)指令。 JMP DATA格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00000DATA功能：將要執(zhí)行的指令無條件轉(zhuǎn)移到DATA所指的單元。DATA為一個立即數(shù)。此指令為雙字節(jié)指令。上述六條指令中，、屬于I/O訪問指令，、屬于算術邏輯運算指令，屬于存儲器訪問指令， 屬于轉(zhuǎn)移指令。第、條訪問存儲器采用直接尋址，第條采用立即數(shù)尋址。由于本實驗儀的開放型結(jié)構(gòu)，導致其指令系統(tǒng)的設計具有較大的靈活性，因此實驗系統(tǒng)沒有做相應的固 定匯編軟件。所以，所有的程序設計，均是按照自己設計好的指令系統(tǒng)，手工編寫機器碼，這樣可以讓用戶 更真切、更感性地認識到計算機的工作過程和原理。3）確定總體結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通路?；灸Ｐ蜋C的數(shù)據(jù)通路圖如