計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)（論文）一臺(tái)模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與測(cè)試

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 計(jì)算機(jī)組成原理 課程設(shè)計(jì)（論文） 題目： 一臺(tái)模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與測(cè)試院（系）： 電子與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 計(jì)算機(jī)082 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 教授 助教 起止時(shí)間： 2011.1.6-2011.1.10 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）： 電子與信息工程學(xué)院 教研室：計(jì)算機(jī)組成原理教研室 學(xué) 號(hào)080401039學(xué)生姓名劉強(qiáng)專業(yè)班級(jí)計(jì)算機(jī)082課程設(shè)計(jì)（論文）題目一臺(tái)模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與測(cè)試減法指令流程課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)1. 將微程序控制器同執(zhí)行部件（整個(gè)數(shù)據(jù)通路）聯(lián)機(jī)，組成一臺(tái)模型計(jì)算機(jī)2. 用微程序控制器控制模型機(jī)數(shù)據(jù)通路3. 通過(guò)cpu

2、運(yùn)行機(jī)器命令組成的簡(jiǎn)單程序，掌握機(jī)器指令與微指令的關(guān)系，牢固建立計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念4. 用實(shí)驗(yàn)箱上連線，并實(shí)現(xiàn)所寫(xiě)程序段的功能。用單拍（dp）方式、單指（dz）連續(xù)方式各執(zhí)行一遍程序。并將結(jié)果進(jìn)行比較，分析。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 2011 年 1 月10日遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)（論 文）目 錄第1章課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介11.1課題介紹11.2 減法指令流程11.3 課程設(shè)計(jì)設(shè)備11.4 減法指令流程設(shè)計(jì)任務(wù)1第2章數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)32.1 運(yùn)算器alu32.2 存儲(chǔ)器32.3 輸入與輸出62.4 數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)6第3章微程序控制器設(shè)計(jì)73.1 機(jī)器指令格式73.

3、2 控制臺(tái)7第4章機(jī)器語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)114.1 機(jī)器語(yǔ)言程序及其存儲(chǔ)器位置、編碼和數(shù)據(jù)初值的設(shè)計(jì)114.2 程序執(zhí)行過(guò)程及預(yù)測(cè)結(jié)果11第5章指令流程與測(cè)試125.1 接線方法125.2設(shè)置通用寄存器r1，r0的值125.3 存程序機(jī)器代碼135.4用單拍（dp）方式執(zhí)行一遍程序135.5用單指（dz）方式執(zhí)行一遍程序135.6用連續(xù)方式執(zhí)行一遍程序14第6章總結(jié)15參考文獻(xiàn)16第1章 課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1.1課題介紹將微程序控制器同執(zhí)行部件（整個(gè)數(shù)據(jù)通路）連機(jī)，組成一臺(tái)模型計(jì)算機(jī)；用微程序控制器控制模型機(jī)數(shù)據(jù)通路；通過(guò)cpu運(yùn)行就跳機(jī)器指令（排除終端指令）組成的簡(jiǎn)單程序，掌握機(jī)器指令與偽指令的關(guān)系，牢

4、固建立計(jì)算機(jī)的政績(jī)概念。1.2 減法指令流程本次課程設(shè)計(jì)用到得電路包括運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、通用寄存器堆、程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、微程序控制器等，將幾個(gè)模塊組成為一臺(tái)簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)模型采用了數(shù)據(jù)總線和指令總線雙總線體質(zhì)能實(shí)現(xiàn)流水控制?？刂破饔形⒊绦蚩刂破骰蛘哂膊季€控制器兩種類型，每種類型又有流水和非流水兩種方案。寄存器堆由1片ispls11016zu組成，運(yùn)算器由1片ispls11024組成。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上包括了1片系統(tǒng)編程芯片ispls11032，可用它實(shí)現(xiàn)硬件布線控制1.3 課程設(shè)計(jì)設(shè)備（1）tec4計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)（2）雙蹤示波器一臺(tái)（3）直流萬(wàn)能表一只（4）邏輯測(cè)試筆一只1.4 減法

5、指令流程設(shè)計(jì)任務(wù)1利用機(jī)器指令系統(tǒng)編制簡(jiǎn)單程序，要求至少使用其中五條指令，對(duì)自己編制的簡(jiǎn)單程序進(jìn)行譯碼，手工會(huì)變成十六進(jìn)制機(jī)器代碼。學(xué)生根據(jù)老師指定完成不同的子標(biāo)題，即程序中必須包含標(biāo)題類型的指令。2按圖，參考組成原理實(shí)驗(yàn)的電路圖完成連線，控制器是控制部件，數(shù)據(jù)通路是執(zhí)行部件，時(shí)序產(chǎn)生器是時(shí)序部件。連線包括控制臺(tái)、時(shí)序部分、數(shù)據(jù)通路和微程序控制器之間的鏈接。其中，為把操作數(shù)傳給通用寄存器組rf，數(shù)據(jù)通路上的rs1、rs0、rd1、rd0應(yīng)分別于ir3至ir0連接，wr1、wr0也應(yīng)該接到ir1、ir0上。3.將上述任務(wù)1中的程序機(jī)器代碼用控制臺(tái)操作存入內(nèi)存中，并根據(jù)程序的需要，用數(shù)碼開(kāi)關(guān)sw7

6、sw0設(shè)置通用寄存器及內(nèi)存相關(guān)單元的數(shù)據(jù)。4.用單拍（dp）方式執(zhí)行一遍程序，列表記錄通用寄存器堆rf中寄存器的數(shù)據(jù)，以及ram中的數(shù)據(jù)，與理論分析值做對(duì)比。單拍方式執(zhí)行是注意觀察微地址指示燈、ir/dbus指示燈、ar2/ar1 指示燈和判斷字段指示燈的值，以跟蹤程序中取指令和執(zhí)行指令的詳細(xì)過(guò)程。5.以單指（dz）方式重新執(zhí)行程序一遍，注意觀察ir/dbus指示ar2/ar1指示燈的值。執(zhí)行結(jié)束后，記錄rf中四個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)，以及ram中的數(shù)據(jù)，與理論分析之作對(duì)比。以連續(xù)方式（db、dp、dz都設(shè)為0）再次執(zhí)行程序。折中情況相當(dāng)于計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行程序。由于程序中有停機(jī)指令stp，程序執(zhí)行到該指

7、令時(shí)自動(dòng)停機(jī)。執(zhí)行結(jié)束后，記錄rf中四個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)，以及ram中的數(shù)據(jù)，與理論分析值做對(duì)比。第2章 數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)2.1 運(yùn)算器alu運(yùn)算器alu由一片ispls1024(u47)組成，在選擇端s2、s1、s0控制下，對(duì)數(shù)據(jù)a和b進(jìn)行加、減、與、直通、乘五種運(yùn)算，功能如下： 選 擇 操 作 s2 s1 s0 0 0 0 a & b 0 0 1 a & a（直通） 0 1 0 a + b 0 1 1 a - b 1 0 0 a(低4位) x b(低4位)圖2-1 操作功能表進(jìn)位c只在加法和運(yùn)算和減法運(yùn)算時(shí)產(chǎn)生。加運(yùn)算中，c表示進(jìn)位；減運(yùn)算中，c代表借位。加、減運(yùn)算產(chǎn)生的進(jìn)位（借位）在t4的上升沿

8、送入c寄存器保存。與、乘、直通操作不影響進(jìn)位c的狀態(tài)，即進(jìn)位c保持不變。當(dāng)alu_bus=1，運(yùn)算結(jié)果送往數(shù)據(jù)總線dbus。加、減運(yùn)算產(chǎn)生的進(jìn)位（借位）c與控制臺(tái)的c指示燈相連。2.2 存儲(chǔ)器1.dr1和dr2dr1和dr2是運(yùn)算操作數(shù)寄存器，dr1和alu的b數(shù)據(jù)口相連，dr2和alu的a數(shù)據(jù)口相連。dr1和dr2各由2片74hc298（u23、u24、u21、u22）組成。u23是dr1的低4位，u24是dr1的高4位；u21是dr2的低4位，u22是dr2的高4位。當(dāng)m1=0 且lddr1=1 時(shí)，在t3的下降沿，dr1接收來(lái)自寄存器堆b端口的數(shù)據(jù)；當(dāng)m1=1 且lddr1=1 時(shí)，在t

9、3的下降沿，dr1接收來(lái)自數(shù)據(jù)總線d_bus的數(shù)據(jù)。當(dāng)m2=0 且lddr2=1 時(shí)，在t3的下降沿，dr2接收來(lái)自寄存器堆a(bǔ)端口的數(shù)據(jù)；當(dāng)m2=1 且lddr2=1 時(shí)，在t3的下降沿，dr2接收來(lái)自數(shù)據(jù)總線dbus的數(shù)據(jù)。2.多端口通用寄存器堆rf多端口通用寄存器堆rf由1片isplsi1016（u32）組成，它的功能和mc14580類似。寄存器堆中包含4個(gè)8位寄存器(r0、r1、r2、r3），有三個(gè)控制端口。其中兩個(gè)端口控制讀操作，一個(gè)端口控制寫(xiě)操作，三個(gè)端口可同時(shí)操作。rd1、rd0選擇從a端口讀出的寄存器，rs1、rs0選擇從b端口讀出的寄存器，wr1、wr0選擇被寫(xiě)入的寄存器。wr

10、d 控制寫(xiě)操作。當(dāng)wrd = 0時(shí)，禁止寫(xiě)操作；當(dāng)wrd = 1 時(shí)，在t2的上升沿將來(lái)自er寄存器的數(shù)據(jù)寫(xiě)入由wr1、wr0 選中的寄存器。a端口的數(shù)據(jù)直接送往操作數(shù)寄存器dr2，b端口的數(shù)據(jù)直接送往操作數(shù)寄存器dr1。除此之外，b端口的數(shù)據(jù)還通過(guò)1片74hc244（u15）送往數(shù)據(jù)總線dbus。當(dāng)rs_bus# = 0時(shí)，允許b端口的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線dbus上；當(dāng)rs_bus# = 1時(shí)，禁止b端口的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線dbus。3.暫存寄存器er暫存寄存器er（u14）是1片74hc374，主要用于暫時(shí)保存運(yùn)算器的運(yùn)算結(jié)果。當(dāng)lder = 1時(shí)，在t4的上升沿，將數(shù)據(jù)總線dbus上的數(shù)據(jù)打入

11、暫存寄存器er。er的輸出送往多端口通用寄存器堆rf，作為寫(xiě)入數(shù)據(jù)使用。4.開(kāi)關(guān)寄存器sw_bus開(kāi)關(guān)寄存器sw_bus(u38)是1片74hc244，用于將控制臺(tái)開(kāi)關(guān)sw7sw0的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)總線dbus。當(dāng)sw_bus# = 1時(shí)，禁止開(kāi)關(guān)sw7sw0的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)總線dbus；當(dāng)sw_bus# = 0時(shí)，允許開(kāi)關(guān)sw7sw0的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)總線dbus。5.雙端口存儲(chǔ)器ram雙端口存儲(chǔ)器由一片idt7132(u36)及少量附加控制電路組成。idt7132是2048字節(jié)的雙端口靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，本機(jī)實(shí)際使用256字節(jié)。idt7132兩個(gè)端口可同時(shí)進(jìn)行讀、寫(xiě)操作。在本機(jī)中，左端口的數(shù)據(jù)連接數(shù)據(jù)總

12、線dbus，可進(jìn)行讀、寫(xiě)操作，右端口數(shù)據(jù)和指令總線ins連接，輸出到指令寄存器ir，作為只讀端口使用。存儲(chǔ)器idt7132有6個(gè)控制引腳：cel#、lrw、oel#、cer#、rrw、oer#。cel#、lrw、oel#控制左端口讀、寫(xiě)操作，cer#、rrw、oer#控制右端口讀、寫(xiě)操作。cel#為左端口選擇引腳，低有效，為高時(shí)禁止左端口操作；lrw為高時(shí)，左端口進(jìn)行讀操作，lrw為低時(shí)，左端口進(jìn)行寫(xiě)操作；oer#為低時(shí)，將左端口讀出的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線dbus上。cer#、rrw、oer#控制右端口讀、寫(xiě)操作的方式與cel#、lrw、oer#控制左端口讀、寫(xiě)操作的方式類似，不過(guò)右端口讀出的數(shù)據(jù)

13、放到指令總線上而不是數(shù)據(jù)總線上。本機(jī)設(shè)計(jì)中，oer#已固定接地，rrw固定接高電平，cer#由cer反相產(chǎn)生。當(dāng)cer=1 時(shí)，右端口讀出數(shù)據(jù)，并放到指令總線ins上；當(dāng)cer=0 時(shí)，禁止右端口操作。左端口的oel#由lrw經(jīng)反相產(chǎn)生，不需單獨(dú)控制。當(dāng)cel#=0且lrw=1時(shí)，左端口進(jìn)行讀操作；當(dāng)cer#=0且lrw=0時(shí)，在t3的上升沿開(kāi)始進(jìn)行寫(xiě)操作，將數(shù)據(jù)總線dbus上的數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器。6.地址寄存器ar1和ar2地址寄存器ar1（u37）和ar2（u27、u28）提供雙端口存儲(chǔ)器的地址。ar1是1片gal22v10，具有加1功能，提供雙端口存儲(chǔ)器左端口的地址。ar1從數(shù)據(jù)總線dbus

14、接收數(shù)據(jù)。ar1的控制信號(hào)是ldar1和ar1_inc。當(dāng)ar1_inc = 1 時(shí),在t4的上升沿，ar1的值加1；當(dāng)ldar1 = 1時(shí),在t4的上升沿，將數(shù)據(jù)總線dbus的數(shù)據(jù)打入地址寄存器ar1。ar2由2片74hc298組成，有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，一個(gè)來(lái)自程序計(jì)數(shù)器pc，另一個(gè)來(lái)自數(shù)據(jù)總線dbus 。ar2的控制信號(hào)是ldar2和m3。m3選擇數(shù)據(jù)來(lái)源，當(dāng)m3 = 1 時(shí)，選中數(shù)據(jù)總線dbus；當(dāng)m3 = 0 時(shí)，選中程序計(jì)數(shù)器pc。ldar2控制何時(shí)接收地址，當(dāng)ldar2 = 1時(shí)，在t2的下降沿將選中的數(shù)據(jù)源上的數(shù)據(jù)打入ar2。7.程序計(jì)數(shù)器pc、地址加法器器alu2、地址緩存器r4

15、程序計(jì)數(shù)器pc、地址加法器器alu2、地址緩存器r4聯(lián)合完成三種操作：pc加載，pc+1，pc+d。r4是一個(gè)由2片74hc298（u25、u26）構(gòu)成的具有存儲(chǔ)功能的兩路選擇器。當(dāng)m4 = 1時(shí)，選中數(shù)據(jù)總線dbus；當(dāng)m4 = 0，從指令寄存器ir的低4位ir0ir3接收數(shù)據(jù)。當(dāng)ldr4 = 1時(shí)，在t2的下降沿將選中的數(shù)據(jù)打入r4。alu2由1片gal22v10（u17）構(gòu)成，當(dāng)pc_add = 1 時(shí),完成pc 和ir低4 位的相加，即pc加d。程序計(jì)數(shù)器pc是1片gal22v10（u18），當(dāng)pc_inc =1時(shí),完成pc+1；當(dāng)pc_add =1 時(shí),與alu2一起完成pc+d的功

16、能;當(dāng)ldpc=1時(shí), 接收從alu2 和 r4來(lái)的地址，實(shí)際是接收來(lái)自數(shù)據(jù)總線dbus的地址，這些新的程序地址在t4的上升沿打入pc寄存器。8.指令寄存器ir指令寄存器ir是一片74hc374（u20）。它的數(shù)據(jù)端從雙端口存儲(chǔ)器接收數(shù)據(jù)（指令）。當(dāng)ldir = 1時(shí)，在t4的上升沿將來(lái)自雙端口存儲(chǔ)器的指令打入指令寄存器ir保存。指令的操作碼部分送往控制器譯碼，產(chǎn)生各種所需的控制信號(hào)。大多數(shù)情況下，指令的操作數(shù)部分應(yīng)連到寄存器堆（用戶自己連接），選擇參與運(yùn)算的寄存器。在某些情況下，指令的操作數(shù)部分也參與新的pc的計(jì)算。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了12條基本的機(jī)器指令，均為單字長(zhǎng)（位）指令。指令功能及格式如

17、表2所示。表2中的x代表隨意值，rs1、rs0指的是寄存器堆的b端口選擇信號(hào)rs1、rs0，rd1、rd0指的是寄存器堆的a端口選擇信號(hào)rd1、rd0，不過(guò)由于運(yùn)算結(jié)果需寫(xiě)回，因此它也同時(shí)指wr1、wr0，用戶需將它們對(duì)應(yīng)連接。另一點(diǎn)需說(shuō)明的是，為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，指令jc d中的d是一個(gè)4 位的正數(shù)，用d3 d2 d1 d0表示。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)雖僅設(shè)計(jì)了12條基本的機(jī)器指令，但代表了計(jì)算機(jī)中常用的指令類型。必要時(shí)用戶可擴(kuò)充到16條指令或者重新設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)。9.中斷地址寄存器iar中斷地址寄存器iar（u19）是一片74hc374，用于保存中斷發(fā)生時(shí)的斷點(diǎn)地址。它直接使用ldiar信號(hào)作為時(shí)鐘脈沖。當(dāng)ia

18、r_bus# = 0時(shí)，它將斷點(diǎn)地址送到數(shù)據(jù)總線dbus上，2.3 輸入與輸出開(kāi)關(guān)寄存器sw_bus（u38）是1片74hc244，用于將控制臺(tái)開(kāi)關(guān)sw7sw0的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)總線dbus。當(dāng)sw_bus#=1時(shí)，禁止開(kāi)關(guān)sw7sw0的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)總線dbus；當(dāng)sw_bus#=0時(shí)，允許開(kāi)關(guān)sw7sw0的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)總線dbus。通過(guò)sw7sw0輸入數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)輸入到er中，然后分別rf中的r0r3中，然后通過(guò)選擇，分別通過(guò)a、b端口送入dr1和dr2。然后送入alu進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，再把結(jié)果通過(guò)dbus送入ram進(jìn)行存儲(chǔ)，并把指令通過(guò)ins送入ir，在送入控制器中，然后經(jīng)過(guò)一系列的傳送通過(guò)數(shù)據(jù)

19、指示燈顯示出來(lái)。2.4 數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)通路的設(shè)計(jì)師tec-4計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)最有特色的部分。首先它采用了數(shù)據(jù)總線和指令總線雙總線形式。它還使用了大規(guī)模在系統(tǒng)可編程器件作為運(yùn)算器和寄存器堆，使得設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可修改性強(qiáng)。數(shù)據(jù)通路位于試驗(yàn)系統(tǒng)的中部。圖2-2 數(shù)據(jù)通路圖第3章 微程序控制器設(shè)計(jì)3.1 機(jī)器指令格式 根據(jù)下列表的代碼格式。產(chǎn)生不同的功能，完成各個(gè)任務(wù)。名稱助記符功能指令格式r7 r6 r5 r4r3 r2r1 r0加法add rd,rsrd+rs-rd0 0 0 0rs1 rs0rd1 rd0減法sub rd,rsrd-rs-rd0 0 0 1rs1 rs0rd1 rd0乘法m

20、ul rd,rsrd*rs-rd0 0 1 0rs1 rs0rd1 rd0邏輯與and rd,rsrd&rs-rd0 0 1 1rs1 rs0rd1 rd0存數(shù)sta rd,rsrd-rs0 1 0 0rs1 rs0rd1 rd0取數(shù)lda rd,rsrs-rd0 1 0 1rs1 rs0rd1 rd0無(wú)條件轉(zhuǎn)移jmp rsrs-pc1 0 0 0rs1 rs0x x條件轉(zhuǎn)移jc d若c=1則pc+d-pc1 0 0 1d3 d2d1 d0停機(jī)stp暫停運(yùn)行0 1 1 0x xx x中斷返回iret返回?cái)帱c(diǎn)1 0 1 0x xx x開(kāi)中斷ints允許中斷1 0 1 1x xx x關(guān)中斷intc

21、禁止中斷1 1 0 0x xx x圖3-1機(jī)器指令格式3.2 控制臺(tái)控制臺(tái)位于tec4計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的下部，主要由若干指示燈和若干撥動(dòng)開(kāi)關(guān)組成，用于給數(shù)據(jù)通路置數(shù)、設(shè)置控制信號(hào)、顯示各種數(shù)據(jù)使用。1.sw7sw0 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，直接接到數(shù)據(jù)通路部分的數(shù)據(jù)總線dbus上，用于向數(shù)據(jù)通路中的器件置數(shù)。開(kāi)關(guān)撥到上面位置時(shí)輸出1，撥到下面位置時(shí)輸出0。sw7是最高位，sw0是最低位。2.k15k0雙位撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)撥到上面位置時(shí)輸出1，撥到下面位置時(shí)輸出0。實(shí)驗(yàn)中用于模擬數(shù)據(jù)通路部分所需的電平控制信號(hào)。例如，將k0與lddr1連接,則k0向上時(shí),表示置lddr1為1；k0向下時(shí)，表示置lddr1為

22、0。3.數(shù)據(jù)指示燈d7d08個(gè)紅色發(fā)光二極管，用于顯示數(shù)據(jù)總線dbus或者指令寄存器ir的狀態(tài)。d7是最高位，d0是最低位。雙位開(kāi)關(guān)ir/dbus撥到ir位置時(shí)，顯示指令寄存器ir的狀態(tài)；雙位開(kāi)關(guān)ir/dbus撥到dbus位置時(shí)，顯示數(shù)據(jù)總線dbus狀態(tài)。4.地址指示燈a7a08個(gè)綠色發(fā)光二極管，用于顯示雙端口存儲(chǔ)器的地址寄存器內(nèi)容。a7是最高位,a0是最低位。雙端口存儲(chǔ)器idt7132有兩個(gè)地址端口，地址寄存器ar1提供左端口地址a7la0l，地址寄存器ar2提供右端口地址a7ra0r。當(dāng)雙位開(kāi)關(guān)ar2/ar1撥到ar1位置時(shí)，顯示地址寄存器ar1的內(nèi)容；當(dāng)雙位開(kāi)關(guān)ar2/ar1撥到ar2位

23、置時(shí)，顯示地址寄存器ar2的內(nèi)容。5.微地址指示燈m_a5m_a06個(gè)黃色發(fā)光二極管，用于顯示控制存儲(chǔ)器的地址m_a5m_a0。m_a5是最高位，m_a0是最低位。其他指示燈p3、p2、p1、p0、ie、c6個(gè)黃色發(fā)光二極管用于顯示p3、p2、p1、p0、ie、c的值。p3、p2、p1、p0是控存的微代碼位，用于條件分支產(chǎn)生下一個(gè)微地址。c是加、減運(yùn)算時(shí)產(chǎn)生的進(jìn)位值。ie是中斷允許標(biāo)志。當(dāng)ie = 1時(shí)，允許中斷；當(dāng)ie = 0時(shí)，禁止中斷。7.微動(dòng)開(kāi)關(guān)clr#、qd、intr這三個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)用于產(chǎn)生clr#、qd、intr單脈沖。按一次按鈕clr#，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的單脈沖clr#，對(duì)全機(jī)進(jìn)行復(fù)位，

24、使全機(jī)處于初始狀態(tài)，微程序地址置為000000b。clr#到時(shí)序和控制器的連接已在印制板上實(shí)現(xiàn)，控制存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)通路部分不使用復(fù)位信號(hào)clr#。按一次qd按鈕，產(chǎn)生一個(gè)正的qd啟動(dòng)脈沖。qd和時(shí)序部分的連接已在印制板上實(shí)現(xiàn)。按一次intr按鈕，產(chǎn)生一個(gè)正的單脈沖，可用于作為中斷請(qǐng)求信號(hào)。intr到時(shí)序部分的連接已在印制板上實(shí)現(xiàn)。這三個(gè)單脈沖都有插孔對(duì)外輸出，供用戶設(shè)計(jì)自己的控制器和時(shí)序電路時(shí)使用。8.單步、單拍、單指開(kāi)關(guān)db、dp、dzdb（單步）、dp（單拍）、dz（單指）是三種特殊的非連續(xù)工作方式。當(dāng)dp = 1時(shí)，計(jì)算機(jī)處于單拍方式，按一次qd按鈕，每次只執(zhí)行一條微指令，發(fā)送一組t1、t

25、2、t3、t4時(shí)序脈沖。當(dāng)dz = 1時(shí)，計(jì)算機(jī)處于單指方式。單指方式只對(duì)微程序控制器適用。在單指方式下，按一次qd按鈕，計(jì)算機(jī)執(zhí)行一條指令。當(dāng)db = 1時(shí)，機(jī)器處于單步方式。單步方式只對(duì)硬布線控制器適用。在單步方式下，按一次啟動(dòng)按鈕qd，發(fā)送一組w1、w2、w3、w4時(shí)序脈沖。在使用硬布線控制器時(shí)，每條指令需要一組w1、w2、w3、w4時(shí)序脈沖，因此單步方式實(shí)際上是硬布線控制器下的單指方式。db、dp、dz這三個(gè)雙位開(kāi)關(guān)，任何時(shí)刻都只允許一個(gè)開(kāi)關(guān)置1，決不允許兩個(gè)或三個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)置1。當(dāng)db=0 且dp=0 且dz=0時(shí)，機(jī)器處于連續(xù)工作方式。9.控制臺(tái)方式開(kāi)關(guān)swc、swb、swa控制臺(tái)方

26、式開(kāi)關(guān)swc、swb、swa定義了tec4計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的五種工作方式。在出廠時(shí)提供的標(biāo)準(zhǔn)控存中，五種工作方式定義如下：swcswbswa工作方式000pr,啟動(dòng)程序001krd,讀雙端口存儲(chǔ)器010kwe,寫(xiě)雙端口存儲(chǔ)器011kld,加載寄存器堆100krr,讀寄存器堆圖3-2控制臺(tái)指令格式表在按clr#按鈕復(fù)位后，根據(jù)swc、swb、swa選擇工作方式。pr是啟動(dòng)程序方式。在此方式下，首先在sw7sw0指定啟動(dòng)地址，按啟動(dòng)按鈕qd后，啟動(dòng)程序運(yùn)行。krd是讀雙端口存儲(chǔ)器方式。在此方式下，（1）首先在sw7sw0置好存儲(chǔ)器地址；按qd按鈕，則將此地址打入地址寄存器ar1，并讀出該地址

27、存儲(chǔ)器內(nèi)容到數(shù)據(jù)總線dbus。（2）每按一次qd按鈕，地址寄存器ar1加1，并讀出新地址存儲(chǔ)器內(nèi)容到數(shù)據(jù)總線dbus。依次進(jìn)行下去，直到按復(fù)位按鈕clr#為止。kwe是寫(xiě)雙端口存儲(chǔ)器方式。在此方式下，（1）首先在sw7sw0置好存儲(chǔ)器地址；按qd按鈕，則首先將此地址打入地址寄存器ar1，然后等待輸入數(shù)據(jù)。（2）在sw7sw0置好數(shù)據(jù)，按qd按鈕，首先寫(xiě)數(shù)據(jù)到ar1指定的存儲(chǔ)器單元，然后地址寄存器ar1加1，等待新的輸入數(shù)據(jù)。依次進(jìn)行下去，直到按復(fù)位按鈕clr#為止。kld是加載寄存器堆方式。此方式用于對(duì)寄存器堆加載。（1）首先在sw7sw0置好存儲(chǔ)器地址，按qd按鈕，則將此地址打入地址寄存器a

28、r1和地址寄存器ar2。（2）在sw7sw0置好數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的低2位d1、d0為寄存器堆中的寄存器號(hào)，按一次qd按鈕，則寫(xiě)數(shù)據(jù)到ar1指定的存儲(chǔ)器單元；然后將寫(xiě)入的數(shù)據(jù)從右端口讀出，并送入指令寄存器ir。10.控制器控制器位于本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的中上部，產(chǎn)生數(shù)據(jù)通路操作所需的控制信號(hào)。出廠時(shí)，提供了一個(gè)微程序控制器，使用戶能夠進(jìn)行基本的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行硬連線控制器實(shí)驗(yàn)，流水微程序控制器實(shí)驗(yàn)和流水硬連線控制器實(shí)驗(yàn)等課程設(shè)計(jì)時(shí)，用戶可設(shè)計(jì)自己的控制器，部分或者全部代替出廠時(shí)提供的控制器。圖3-3控制器框圖第4章 機(jī)器語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)4.1 機(jī)器語(yǔ)言程序及其存儲(chǔ)器位置、編碼和數(shù)據(jù)初值的設(shè)計(jì) 程序功能：例

29、如將寄存器r2中的內(nèi)容和r0中的內(nèi)容相減，將所得的差值送入到寄存器r2中。程序?qū)崿F(xiàn)表：地址指令機(jī)器代碼10hsub r2, r012h11hsub r3, r117h12hsub r2，r31eh4.2 程序執(zhí)行過(guò)程及預(yù)測(cè)結(jié)果首先設(shè)置通用寄存器r0、r1、r2、r3的值，使r0=10h，r1=12h，r2=14h，r3=16h。然后從10h地址開(kāi)始存3個(gè)機(jī)器代碼：12h，17h，1eh。用單指的方式執(zhí)行程序。初值：r0=10h，r1=12h，r2=14h，r3=15h。1. sub r2, r0 執(zhí)行結(jié)果：r0=10h,r2=04h。2. sub r3, r1執(zhí)行結(jié)果：r1=12h,r3=03

30、h3. sub r2，r3執(zhí)行結(jié)果：r2=01h,r3=15h第5章 指令流程與測(cè)試5.1 接線方法1.將跳線開(kāi)關(guān)j1用短路子短接。時(shí)序發(fā)生器的輸入tji接控制存儲(chǔ)器的輸出tj?？刂破鞯妮斎隿接運(yùn)算器alu的c。控制器的輸入ir7、ir6、ir5、ir4依次指令寄存器ir的輸出ir7、ir6、ir5、ir4。共6條線。2.控制器的輸出ldir（cer）、ldpc(ldr4)、pc_add、pc_inc、m4、ldiar、ldar1(ldar2)、ar1_inc、m3、lder、iar_bus#、sw_bus#、rs_bus#、alu_bus、cel#、lrw、wrd、lddr1(lddr2)、

31、m1（m2）、s2、s1、s0依次與數(shù)據(jù)通路的對(duì)應(yīng)信號(hào)連接。共27條線。3.指令寄存器ir的輸出ir0接雙端口寄存器堆的rd0、wr0，ir1接rd1、wr1，ir2接rs0，ir3接rs1。共6條線。合上電源。按clr#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。5.2設(shè)置通用寄存器r1，r0的值在本操作中，我們打算使r0=08h,r1=06h。1.令dp = 0，db = 0，dz =0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。令swc = 0、swb = 1、swa = 1，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于寄存器加載工作方式kld。按clr#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。2.在sw7sw0上設(shè)置一個(gè)存儲(chǔ)器地址，該存儲(chǔ)器地址供設(shè)置通

32、用寄存器使用。該存儲(chǔ)器地址最好是不常用的一個(gè)地址，以免設(shè)置通用寄存器操作破壞重要的存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容。例如可將該地址設(shè)置為0ffh。按一次qd按鈕，將0ffh寫(xiě)入ar0和ar1。3.在sw7sw0上設(shè)置00h，作為通用寄存器r0的寄存器號(hào)。按一次qd按鈕，則將00h寫(xiě)入ir。4.在sw7sw0設(shè)置10h，作為r0的值。按一次qd按鈕，將10h寫(xiě)入ir指定的r0寄存器。5.在sw7sw0上設(shè)置10h，作為通用寄存器r2的寄存器號(hào)。按一次qd按鈕，將10h寫(xiě)入ir。6.在sw7sw0設(shè)置14h，作為r2的值。按一次qd按鈕，將14h寫(xiě)入r2。7.設(shè)置r0、r2結(jié)束，用同樣的方法設(shè)置r1、r38.按c

33、lr#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。5.3 存程序機(jī)器代碼 本操作中，我們從10地址開(kāi)始存。3個(gè)機(jī)器代碼：12h，17h，1eh。1.令dp = 0，db = 0，dz =0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。令swc = 0、swb = 1、swa = 0，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于寫(xiě)雙端口存儲(chǔ)器工作方式kwe。按clr#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。2.置sw7sw0為10h，按qd按鈕，將10h寫(xiě)入ar1。3.置sw7sw0 為12h，按qd按鈕，將12h寫(xiě)入存儲(chǔ)器10h單元。ar1自動(dòng)加1，變?yōu)?1h。4.置sw7sw0為17h，按qd按鈕，將17h寫(xiě)入存儲(chǔ)器11h單元。ar1自動(dòng)加1，變?yōu)?2h。5.重復(fù)進(jìn)行，將1eh寫(xiě)入存儲(chǔ)器12h單元。按clr#按鈕，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。5.4用單拍（dp）方式執(zhí)行一遍程序 在單拍執(zhí)行過(guò)程中，首先要隨時(shí)監(jiān)測(cè)ar2的值和ir的值，以判定程序執(zhí)行到何處，正在執(zhí)行哪條指令。監(jiān)測(cè)微地址指示燈和