計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一：通用寄存器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉通用寄存器的數(shù)據(jù)通路。2. 掌握通用寄存器的構(gòu)成和運(yùn)用。二、實(shí)驗(yàn)要求在掌握了AX、BX運(yùn)算寄存器的讀寫操作后，繼續(xù)完成CX、DX通用寄存器的數(shù)據(jù)寫入與讀出。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的通用寄存器數(shù)據(jù)通路如下圖所示。由四片8位字長(zhǎng)的74LS574組成CX（R1 R0）、DX（R3 R2）通用寄存器組。圖中X2 X1 X0定義輸出選通使能，SI、XP控制位為源選通選擇。RXW為寄存器數(shù)據(jù)寫入使能，OP、DI為目的寄存器選擇。DRCK信號(hào)為寄存器寫脈沖，下降沿有效。準(zhǔn)雙向I/O輸入輸出端口用于置數(shù)操作，經(jīng)2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連。圖2-3-3通用

2、寄存器數(shù)據(jù)通路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 實(shí)驗(yàn)連線連線信號(hào)孔接入孔作用有效電平1DRCKCLOCK單元手動(dòng)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的時(shí)鐘來(lái)源下降沿打入2WK6(M6)總線字長(zhǎng)：1=16位字操作，0=8位字節(jié)操作3X2K10(M10)源部件定義譯碼端X2三八譯碼八中選一4X1K9(M9)源部件定義譯碼端X15X0K8(M8)源部件定義譯碼端X06SIK19(M19)源寄存器編址：1=CX，0=DX，定義到M197XPK7(M7)源寄存器奇偶位：1=偶尋址，0=奇尋址8RXWK18(M18)寄存器寫使能，本例定義到M18位高電平有效9DIK17(K17)目標(biāo)寄存器編址：1=CX，0=DX，定義到M1710OPK16(M16

3、)目標(biāo)寄存器奇偶位：1=偶尋址，0=奇尋址2. 寄存器的讀寫操作 目的通路當(dāng)RXW=1時(shí)，由DI、OP編碼產(chǎn)生目的寄存器地址，詳見(jiàn)下表。表2.3.5通用寄存器“手動(dòng)搭接”目的編碼目標(biāo)使能通用寄存器目的編址功能說(shuō)明RXWDIOPWDRCK1111CX字寫1110CL(R0)偶字節(jié)寫110XCH(R1)奇字節(jié)寫1011DX字寫1010DL(R2)偶字節(jié)寫100XDH(R2)奇字節(jié)寫 CX、DX寄存器的寫入通過(guò)“I/O輸入輸出單元”向CX、DX分別置數(shù)1122h、3344h，操作步驟如下： 源通路當(dāng)X2 X1 X0=1 1 0時(shí)，由SI、XP編碼產(chǎn)生源寄存器，詳見(jiàn)下表。表2.3.6通用寄存器“手動(dòng)搭

4、接”源編碼源使能通用寄存器源編址功能說(shuō)明X2X1X0SIXPW110111CX字讀110CL(R0)偶字節(jié)讀10XCH(R1)奇字節(jié)讀011DX字讀010DL(R2)偶字節(jié)讀00XDH(R2)奇字節(jié)讀 CX、DX寄存器的讀出關(guān)閉CX、DX寫使能，令RXW(K18)=0，按下流程分別讀CX、DX。實(shí)驗(yàn)二：準(zhǔn)雙向I/O口實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜づc了解準(zhǔn)雙向I/O口的構(gòu)成原理。二、實(shí)驗(yàn)要求掌握準(zhǔn)雙向I/O口的輸入輸出特性的運(yùn)用。三、實(shí)驗(yàn)原理Dais-CMX16+向用戶提供的是按準(zhǔn)雙向原理設(shè)計(jì)的十六位輸入/輸出I/O口，當(dāng)該位為“1”時(shí)才能用作輸入源，上電或復(fù)位（手動(dòng)態(tài)按【返回】鍵），該十六位I/O口被置

5、位（即為“FFFFh”）。通常情況下，在用作輸入的時(shí)候就不能再有輸出定義。電路結(jié)構(gòu)如圖2-3-4所示。該口外接十六位二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，適用于外部數(shù)據(jù)的輸入，該口跨接十六個(gè)發(fā)光二極管，經(jīng)緩沖驅(qū)動(dòng)四個(gè)七段顯示，能以二進(jìn)制和十六進(jìn)制兩種方式顯示I/O口的輸入輸出狀態(tài)。發(fā)光管在高電平“1”時(shí)發(fā)光點(diǎn)亮。圖2-3-4 準(zhǔn)雙向I/O電路實(shí)驗(yàn)中所用的I/O口數(shù)據(jù)通路如圖2-3-5所示。I/O的輸入經(jīng)2片74LS245緩沖與數(shù)據(jù)總線相連，I/O口的輸出由2片74LS574鎖存后輸出，鎖存器的輸入端與數(shù)據(jù)總線相連。圖2-3-5 I/O口數(shù)據(jù)通路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 實(shí)驗(yàn)連線連線信號(hào)孔接入孔作用有效電平1IOCKCLOC

6、K單元手動(dòng)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的時(shí)鐘來(lái)源下降沿打入2WK6(M6)總線字長(zhǎng)：1=16位字操作，0=8位字節(jié)操作3X2K10(M10)源部件定義譯碼端X2三八譯碼八中選一4X1K9(M9)源部件定義譯碼端X15X0K8(M8)源部件定義譯碼端X06XPK7(M7)源奇偶位：1=偶尋址，0=奇尋址7IOWK17(M17)I/O寫使能，本例定義到M17位高電平有效8OPK16(M16)目的奇偶位：1=偶尋址，0=奇尋址9RXWK19(M19)寄存器寫使能，本例定義到M19位高電平有效10DIK18(K18)目標(biāo)寄存器編址：1=CX，0=DX，定義到M182. 搭接方式I/O的尋址定義I/O口源編址I/O口目的編

7、址源編碼I/O編址注釋目的I/O編址注釋X2X1X0WXPIOWWOPIOCK01111IO字讀111IO字寫01IOL偶字節(jié)讀01IOL偶字節(jié)寫X0IOH奇字節(jié)讀X0IOH奇字節(jié)寫3. I/O口寫操作（輸出）執(zhí)行OUT I/O，AX 指令，把AX內(nèi)容送I/O口。4. I/O口讀操作（輸入）執(zhí)行IN CX，I/O指令，把I/O口內(nèi)容送CX。5. I/O口的字節(jié)操作（偶輸入，奇輸出）執(zhí)行OUT IOH，IOL 指令，把S7S0送S15S8。實(shí)驗(yàn)三：十六位機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐瓿伤阈g(shù)、邏輯、移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)，熟悉ALU運(yùn)算控制位的運(yùn)用。二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖2-4-1所示。AL

8、U運(yùn)算器由CPLD描述。運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連，2個(gè)運(yùn)算寄存器AX、BX的數(shù)據(jù)輸入端分別由4個(gè)74LS574鎖存器鎖存，鎖存器的輸入端與數(shù)據(jù)總線相連，準(zhǔn)雙向I/O輸入輸出端口用來(lái)給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，經(jīng)2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連。圖2-4-1運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖中AX、BX的寫控制由O2O0編碼定義，通過(guò)按【單拍】鈕完成運(yùn)算源的數(shù)據(jù)打入。三、運(yùn)算器功能編碼表2.4.1 ALU運(yùn)算器編碼表算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算K15K13K12K11功能K15K13K12K11功能MS2S1S0MS2S1S01111A+B+C0111B1110ABC0110/A1101RLC01

9、01A-11100RRC0100A=01011A+B0011A#B1010AB0010A&B1001RL0001A+11010RR0000A四、設(shè)置初始狀態(tài)K23K0置“0”，滅M23M0控位顯示燈。示例1算術(shù)運(yùn)算1. 字算術(shù)運(yùn)算(1) 字寫操作（置數(shù)操作）通過(guò)“I/O單元”二進(jìn)制開(kāi)關(guān)向寄存器AX和BX置數(shù)，操作步驟如下：(2) 字讀操作（運(yùn)算寄存器AX和BX內(nèi)容送總線）(3) 字算術(shù)運(yùn)算（不帶進(jìn)位加）令M S2 S1 S0（K15 K13K11=1011），F(xiàn)UN及總線單元顯示AXBX的結(jié)果。令M S2 S1 S0（K15 K13K11=1010），F(xiàn)UN及總線單元顯示AXBX的結(jié)果

10、。2. 字節(jié)算術(shù)運(yùn)算(1) 偶字節(jié)寫（置數(shù)操作）撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”開(kāi)關(guān)向寄存器AL和BL置數(shù)，操作步驟如下：(2) 偶字節(jié)讀操作（運(yùn)算寄存器AL和BL內(nèi)容送總線）(3) 偶字節(jié)減法運(yùn)算（不帶進(jìn)位加）令M S2 S1 S0（K15 K13K11=1011），F(xiàn)UN及總線單元顯示ALBL的結(jié)果。令M S2 S1 S0（K15 K13K11=1010），F(xiàn)UN及總線單元顯示ALBL的結(jié)果。示例2邏輯運(yùn)算1. 字邏輯運(yùn)算(1) 字寫操作（置數(shù)操作）撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”開(kāi)關(guān)向寄存器AX和BX置數(shù)，操作步驟如下：(2) 字讀操作（運(yùn)算寄存器AX和BX內(nèi)容送總線）(3) 字邏輯運(yùn)算令M S2

11、S1 S0（K15 K13K11=0010），為邏輯與，F(xiàn)UN及總線顯示AX邏輯與BX的結(jié)果。令M S2 S1 S0（K15 K13K11=0011），為邏輯或，F(xiàn)UN及總線顯示AX邏輯或BX的結(jié)果。2. 字節(jié)邏輯運(yùn)算(1) 偶字節(jié)寫操作（置數(shù)操作）撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”開(kāi)關(guān)向寄存器AL和BL置數(shù)，具體操作步驟如下：(2) 偶字節(jié)讀操作（運(yùn)算寄存器AL和BL內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線） 若運(yùn)算控制位設(shè)為（M S2 S1 S0=0000）則F=AL，即AL內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。 若運(yùn)算控制位設(shè)為（M S2 S1 S0=0111）則F=BL，即BL內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。(3) 偶字節(jié)邏輯運(yùn)算令M S2 S1 S0

12、（K15 K13K11=0010），為邏輯與，F(xiàn)UN及總線顯示AL邏輯與BL的結(jié)果。令M S2 S1 S0（K15 K13K11=0011），為邏輯或，F(xiàn)UN及總線顯示AL邏輯或BL的結(jié)果。(4) 奇字寫操作（置數(shù)操作）撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”開(kāi)關(guān)向寄存器AH和BH置數(shù)，操作步驟如下：(5) 奇字節(jié)讀操作（運(yùn)算寄存器AH和BH內(nèi)容送總線）關(guān)閉AH、BH寫使能，令K17=K18=1，按下流程分別讀AH、BH。 若運(yùn)算控制位設(shè)為（M S2 S1 S0=0000）則F=AH，即AH內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。 若運(yùn)算控制位設(shè)為（M S2 S1 S0=0111）則F=BH，即BH內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。(6) 奇字

13、節(jié)邏輯運(yùn)算令M S2 S1 S0（K15 K13K11=0010），為邏輯與，F(xiàn)UN及總線顯示AH邏輯與BH的結(jié)果。令M S2 S1 S0（K15 K13K11=0011），為邏輯或，F(xiàn)UN及總線顯示AH邏輯或BH的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)思考驗(yàn)證表2.4.2 ALU運(yùn)算器編碼表所列的運(yùn)算功能。在給定AX=6655h、BX=AA77h的情況下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出，填入下頁(yè)表格中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。表2.4.2ALU運(yùn)算器真值表運(yùn)算控制運(yùn)算表達(dá)式K15K13K12K11AXBX運(yùn)算結(jié)果MS2S1S0帶進(jìn)位算術(shù)加A+B+C11116655AA77FUN=( 10CC )帶借位算術(shù)減

14、A-B-C11106655AA77FUN=( BBDE )帶進(jìn)位左移RLC A11016655AA77FUN=( CCAA )帶進(jìn)位右移RRC A1100FUN=( )算術(shù)加A+B1011FUN=( )算術(shù)減A-B1010FUN=( )左移RL A1001FUN=( )右移RR A1000FUN=( )取BX值B01116655AA77FUN=( AA77 )AX取反NOT A01106655AA77FUN=( 99AA )AX減1A-101016655AA77FUN=( 6654 )清零00100FUN=( )邏輯或A OR B0011FUN=( )邏輯與A AND B0010FUN=( )

15、AX加1A+10001FUN=( )取AX值A(chǔ)0000FUN=( )示例3移位運(yùn)算本示例以累加器AX為移位的源與目的寄存器，也就是說(shuō)移位是通過(guò)累加器AX實(shí)現(xiàn)的，這種規(guī)范的設(shè)計(jì)理念使我們的運(yùn)算器能夠與通用計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)相吻合。1. 移位執(zhí)行過(guò)程所謂循環(huán)移位，就是指移位時(shí)數(shù)據(jù)的首尾相連進(jìn)行移位，即最高（最低）位的移出位又移入數(shù)據(jù)的最低（最高）位。根據(jù)循環(huán)移位時(shí)進(jìn)位位是否一起參加循環(huán)，可將循環(huán)移位分為不帶進(jìn)位循環(huán)和帶進(jìn)位循環(huán)兩類。其中不帶進(jìn)位循環(huán)是指進(jìn)位“CY”的內(nèi)容不與數(shù)據(jù)部分一起循環(huán)移位，也稱小循環(huán)。帶進(jìn)位循環(huán)是指進(jìn)位 “CY”中的內(nèi)容與數(shù)據(jù)部分一起循環(huán)移位，也稱大循環(huán)。不帶進(jìn)位循環(huán)左移：各位按

16、位左移，最高位移入最低位。不帶進(jìn)位循環(huán)右移：各位按位右移，最低位移入最高位。帶進(jìn)位循環(huán)左移：各位按位左移，最高位移入C中，C中內(nèi)容移入最低位。帶進(jìn)位循環(huán)右：各位按位右移，最低位移入C中，C中內(nèi)容移入最高位。循環(huán)移位一般用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)式控制、高低字節(jié)的互換，還可以用于實(shí)現(xiàn)多倍字長(zhǎng)數(shù)據(jù)的算術(shù)移位或邏輯移位。2. 移位運(yùn)算實(shí)例 K23K0全置“0”，滅M23M0燈。 累加器AX置數(shù)與移位流程 字移位：完成上流程，按下表改變S2（K13）、S0（K11）的狀態(tài)，再按【單拍】鈕，觀察AX的移位變化。 字節(jié)移位：完成字移位后，改變字長(zhǎng)寬度，令W（K6）=0，然后根據(jù)下表設(shè)置S2（K13）、S0（K11）的電

17、位，再按【單拍】鈕，AX進(jìn)入字節(jié)移位狀態(tài)，觀察AL的移位變化。表2.4. 3 移位編碼表K15K13K12K11功能MS2S1S01000RR1001RL1100RRC1101RLC示例4進(jìn)位控制與零標(biāo)志1. 標(biāo)志控制原理圖2-4-2標(biāo)志位鎖存原理圖(1) 進(jìn)位標(biāo)志CY運(yùn)算標(biāo)志CY是帶復(fù)位可預(yù)置的進(jìn)位標(biāo)志，在運(yùn)算時(shí)由M信號(hào)控制，當(dāng)M=1時(shí)，按【單拍】按鈕，在T4上升沿把當(dāng)前運(yùn)算溢出位（進(jìn)位或借位）打入CY的鎖存輸出端Q2；當(dāng)M=0時(shí)，由CN位控制CY的“位操作”。當(dāng)CN=1，按【單拍】按鈕，在T4上升沿執(zhí)行CY的置位、清零、取反操作；遇M=0、CN=0時(shí)，CY保持原始狀態(tài)。CY的復(fù)位端由管理C

18、PU直接控制。(2) 零標(biāo)志Z零標(biāo)志Z是帶復(fù)位端的運(yùn)算結(jié)果判零標(biāo)志，取源于運(yùn)算器輸出FUN。當(dāng)運(yùn)算輸出FUN為0時(shí)，zd為“1”，反之為“0”；零標(biāo)志由M信號(hào)控制，當(dāng)M=1時(shí)，按【單拍】按鈕，在T4上升沿把當(dāng)前zd打入Z（零標(biāo)志）的鎖存輸出端Q1；當(dāng)M=0時(shí)，零標(biāo)志Z保持原始狀態(tài)。(3) 標(biāo)志位的初始化標(biāo)志位的清零端由系統(tǒng)掌控與控位無(wú)關(guān)，在手動(dòng)實(shí)驗(yàn)中需要清標(biāo)志時(shí)，通過(guò)按動(dòng)【返回】鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)志位的初始化。系統(tǒng)提供CY與Z的狀態(tài)燈，其顯示特征為：進(jìn)位標(biāo)志CY=“1”時(shí)，燈“亮”反之燈“滅”；零標(biāo)志Z=“1”時(shí)，燈“亮”反之燈“滅”。2. 進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn) 進(jìn)位控制流程 進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)置位操作：當(dāng)M、CN

19、、XP、W=0100時(shí)，按【單拍】按鈕，CY=1（燈亮）；清零操作：當(dāng)M、CN、XP、W=0110時(shí)，按【單拍】按鈕，CY=0（燈滅）；取反操作：當(dāng)M、CN、W=100時(shí)，每按一次【單拍】按鈕，CY=/CY（取反）。3. 進(jìn)位運(yùn)算實(shí)驗(yàn) 按【返回】鍵，實(shí)現(xiàn)進(jìn)位及零標(biāo)志清零。通過(guò)“I/O單元”向AX、BX置數(shù)。 進(jìn)位標(biāo)志鎖存K23K0置全“0”，關(guān)閉M23M0控位燈。令X0、W=11，運(yùn)算控位M、S2、S1、S0 =1111，按【單拍】按鈕，F(xiàn)UN顯示帶進(jìn)位加結(jié)果，進(jìn)位標(biāo)志燈CY亮，表示有進(jìn)位。完成上流程，按【單拍】鈕，ALU執(zhí)行ABCY的操作，F(xiàn)UN=0002、CY=1（燈亮）。令S0為0，按【

20、單拍】鈕，ALU執(zhí)行ABCY的操作，F(xiàn)UN=FFFB、CY=0（燈滅）。1. 零標(biāo)志實(shí)驗(yàn) K23K0置全“0”，通過(guò)“I/O單元”向AX、BX均置數(shù)0001h，操作步驟如下： 零標(biāo)志鎖存K23K0置全“0”，滅M23M0控位燈。令X0=1，運(yùn)算控位M、S1=11，按【單拍】按鈕，F(xiàn)UN顯示算術(shù)減結(jié)果，其零標(biāo)志Z的燈亮，表示運(yùn)算結(jié)果為零。2. 標(biāo)志位的字節(jié)運(yùn)算令W(K6)=“0”，參照進(jìn)位與零標(biāo)志運(yùn)算流程，ALU按字節(jié)方式建立和鎖存CY及Z標(biāo)志。實(shí)驗(yàn)四：十六位數(shù)據(jù)總線實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繒A1. 熟悉和了解總線的數(shù)據(jù)通路、雙向互遞原理及尋址方式與運(yùn)用規(guī)則。2. 掌握十六位數(shù)據(jù)總線中“字”與“字節(jié)”操作方

21、法及源與目的奇偶效應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)總線的數(shù)據(jù)傳遞實(shí)驗(yàn)，建立“奇偶”概念，領(lǐng)會(huì)字尋址中對(duì)字節(jié)操作的動(dòng)態(tài)定義。三、實(shí)驗(yàn)原理系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線作為計(jì)算機(jī)傳遞信息的通道是連接各個(gè)功能部件的紐帶，在計(jì)算機(jī)中起著至關(guān)重要的作用。模型機(jī)的工作過(guò)程就是計(jì)算機(jī)各個(gè)功能部件之間的信息，通過(guò)數(shù)據(jù)總線不斷有序流動(dòng)的過(guò)程。圖2-3-8 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖1. 字與字節(jié)體系本系統(tǒng)總線寬度為十六位，設(shè)有字長(zhǎng)控位“W”，當(dāng)W=1，由源尋址的奇偶性決定當(dāng)前總線寬度，遇源址為偶時(shí)其字長(zhǎng)寬度為十六位；當(dāng)源址為奇或W=0時(shí)，字長(zhǎng)寬度為八位，形成圖2-3-9所示的奇（八位）與偶（八位）互通的字節(jié)總線。圖2-3-9 奇偶互通字節(jié)總線體系結(jié)構(gòu)圖

22、2. 源奇偶的運(yùn)用圖2-3-9所示，我們按原理計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范，以字節(jié)為基準(zhǔn)把十六位數(shù)據(jù)總線劃分奇與偶倆路八位總線，其中“D15D8”稱為“奇總線”，“D7D0”稱為“偶總線”；在字節(jié)傳遞中由于總線的互通，形成“奇送偶”或“偶送奇”的八位字節(jié)總線，其使能端定義為低電平選通，邏輯表達(dá)式為： G（偶字節(jié)）= !W（字長(zhǎng)）# XP（源奇偶） G（奇字節(jié)）= !XP（源奇偶）從上倆式可知，圖2-3-9所示的奇偶總線由字長(zhǎng)“W”和源奇偶“XP”動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)以下三狀態(tài)：1 在W=1時(shí)遇XP=1，由于G（偶字節(jié)）與G（奇字節(jié)）處隔離態(tài)“1”，形成“D15D0”十六位字總線源。2 在W=0時(shí)遇XP=1，由于G（偶

23、字節(jié)）為“0”，G（奇字節(jié)）“1”，形成“偶送奇的八位字節(jié)總線源。3 在XP=0時(shí)，由于G（奇字節(jié)）為“0”，G（偶字節(jié)）為“1”，無(wú)條件形成“奇送偶”的八位字節(jié)總線源。3. 目的奇偶的運(yùn)用在目的尋址中亦由字長(zhǎng)控位“W”與目的地址的奇偶性動(dòng)態(tài)定義當(dāng)前目的字長(zhǎng)。在W=0又遇目的址為偶時(shí)，其目的傳遞為字操作，否則均為字節(jié)傳遞，其邏輯表達(dá)式為： !O（偶字節(jié)）= !OP（目的奇偶） !O（奇字節(jié)）= !W（字長(zhǎng)）# OP（目的奇偶）上述倆式表明，由字長(zhǎng)“W”和目的址奇偶“OP”動(dòng)態(tài)產(chǎn)生以下三種目的尋址操作1 在W=1時(shí)遇OP=1，由于O（偶字節(jié)）與O（奇字節(jié)）均為“0”，執(zhí)行以當(dāng)前目的偶址為目標(biāo)的字

24、傳遞。2 在W=0時(shí)遇OP=1，由于O（偶字節(jié)）=“0”、O（奇字節(jié)）=“1”,執(zhí)行以當(dāng)前目的偶址為目標(biāo)的字節(jié)傳遞。3 在OP=0時(shí)，由于O（奇字節(jié)）=“0”、O（偶字節(jié)）=“1”，無(wú)條件執(zhí)行以當(dāng)前目的奇址為目標(biāo)的字節(jié)傳遞。4. 數(shù)據(jù)傳遞規(guī)則系統(tǒng)在十六位原理計(jì)算機(jī)的字操作中動(dòng)態(tài)地融入了字節(jié)操作的過(guò)程，其源奇偶映射總線寬度，而目的奇偶則制約傳遞長(zhǎng)度。系統(tǒng)在十六位原理計(jì)算機(jī)的字節(jié)操作中運(yùn)用總線互聯(lián)機(jī)制，以源址的奇偶性形成“奇遞偶”或“偶遞奇”兩者互通的八位字節(jié)總線。表2.3.7十六位總線傳遞規(guī)則總線規(guī)則功能說(shuō)明WXPOP111字傳遞（十六位傳遞）011偶送偶（低位送低位）010偶送奇（低位送高位）

25、X01奇送偶（高位送低位）X00奇送奇（高位送高位）說(shuō)明：上表中“XP”與“OP”僅為原理計(jì)算機(jī)特定的專用寄存器奇偶標(biāo)志，適用于AX、BX、SP及I/O的尋址場(chǎng)合；在存儲(chǔ)器尋址中應(yīng)以地址線“A0”為奇偶；在通用寄存器尋址中應(yīng)從指令格式中所定義的“源與目的”字段動(dòng)態(tài)索取奇偶標(biāo)志。四、數(shù)據(jù)傳遞實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)連線連線信號(hào)孔接入孔作用有效電平1DRCKCLOCK單元手動(dòng)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的時(shí)鐘來(lái)源下降沿打入2WK6(M6)總線字長(zhǎng)：1=16位字操作，0=8位字節(jié)操作3XPK7(M7)源部件奇偶標(biāo)志：1=偶尋址，0=奇尋址4X2K10(M10)源部件定義譯碼端X2三八譯碼八中選一5X1K9(M9)源部件定義譯碼端

26、X16X0K8(M8)源部件定義譯碼端X07OPK16(M16)目標(biāo)部件奇偶標(biāo)志：1=偶尋址，0=奇尋址8AXWK17(M17)AX運(yùn)算寄存器寫使能，本例定義到M17位高電平有效2. 十六位數(shù)據(jù)傳送（字傳遞）設(shè)置數(shù)據(jù)來(lái)源為I/O單元（X2 X1 X0=011），總線規(guī)則設(shè)為字傳遞（W XP OP=111），打開(kāi)AX寫使能（AXW(M17)=1），撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”十六位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，按【單拍】按鈕，將I/O單元內(nèi)容通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳遞到AX寄存器，操作步驟如下：3. 低位到低位（偶送偶）設(shè)置數(shù)據(jù)來(lái)源為I/O單元（X2 X1 X0=011），總線規(guī)則設(shè)為偶送偶（W XP OP=011），打開(kāi)AX

27、寫使能（AXW(M17)=1），撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”十六位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，按【單拍】按鈕，將I/O偶單元內(nèi)容通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳遞到AL寄存器，操作步驟如下：4. 低位到高位（偶送奇）設(shè)置數(shù)據(jù)來(lái)源為I/O單元（X2 X1 X0=011），總線規(guī)則設(shè)為偶送奇（W XP OP=010），打開(kāi)AX寫使能（AXW(M17)=1），撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”十六位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，按【單拍】按鈕，將I/O偶單元內(nèi)容通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳遞到AH寄存器，操作步驟如下：5. 高位到低位（奇送偶）設(shè)置數(shù)據(jù)來(lái)源為I/O單元（X2 X1 X0=011），總線規(guī)則設(shè)為奇送偶（W XP OP=X01），打開(kāi)AX寫使能（AXW(M17)=1

28、），撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”十六位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，按【單拍】按鈕，將I/O奇單元內(nèi)容通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳遞到AL寄存器，操作步驟如下：6. 高位到高位（奇送奇）設(shè)置數(shù)據(jù)來(lái)源為I/O單元（X2 X1 X0=011），總線規(guī)則設(shè)為奇送奇（W XP OP=X00），打開(kāi)AX寫使能（AXW(M17)=1），撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”十六位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，按【單拍】按鈕，將I/O奇單元內(nèi)容通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳遞到AH寄存器，操作步驟如下：實(shí)驗(yàn)五：地址總線組成實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繒A1. 熟悉和了解地址總線的組成結(jié)構(gòu)、地址來(lái)源及集合原理。2. 掌握程序段與數(shù)據(jù)段的尋址規(guī)則及地址部件的運(yùn)用技巧。二、實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)地址形成部件實(shí)驗(yàn)，建立“段

29、”概念，學(xué)會(huì)“段”運(yùn)用。三、實(shí)驗(yàn)原理地址總線的作用是傳遞地址信息，輸出當(dāng)前數(shù)據(jù)總線上發(fā)送信息的源地址或接收信息的目的地址。如下圖所示本系統(tǒng)設(shè)有內(nèi)存與外設(shè)兩條地址總線，通過(guò)PC計(jì)數(shù)器提供內(nèi)存（程序存儲(chǔ)器）地址，并由地址寄存器AR傳遞內(nèi)存（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）地址與外設(shè)地址。另外堆棧寄存器SP亦可視為地址寄存器，它的堆頂指向數(shù)據(jù)與程序指針存取地址。圖2-3-6地址總線組成通路1. 11位程序地址如圖2-3-6所示，本系統(tǒng)從提高信息存取效率的角度設(shè)計(jì)主內(nèi)存地址通路，按現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中最為典型的分段存取理念合成主存及外設(shè)地址總線addr，在指令操作“時(shí)段”（取操作碼與取操作數(shù)），以當(dāng)前程序指針PC為址，遇

30、主存數(shù)據(jù)傳遞“時(shí)段”以當(dāng)前數(shù)據(jù)指針AR為址。addr地址的合成通路見(jiàn)圖2-3-6。其尋址范圍為07FFh。2. 16位數(shù)據(jù)地址如圖2-3-6所示，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)指針由地址鎖存器AR直接提供，當(dāng)LDAR=1時(shí)，在DRCK下降沿把數(shù)據(jù)總線打入AR。其尋址范圍為0FFFFh，可達(dá)64KB。四、地址部件電路圖2-3-7地址部件控制電路五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 程序計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)表2.3.7PC程序計(jì)數(shù)器目標(biāo)編碼目標(biāo)部件定義按鈕功能說(shuō)明E/MIPDRCKDRCK下降沿打入00XPC保持01PC加111PC裝載說(shuō)明：“”表示下降沿有效圖2-3-7所示的PC框由3片161構(gòu)成按字方式尋址的11位PC計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的輸入端與

31、總線相連構(gòu)成置數(shù)通路，計(jì)數(shù)器的輸出端途經(jīng)三態(tài)門緩沖分離為兩條通路，其一與總線相連構(gòu)成可讀通路，其二與地址寄存器（數(shù)據(jù)）集合組成主存EM地址總線。它的清零端由中央外理器單元直控，上電時(shí)PC計(jì)數(shù)器自動(dòng)淸零，實(shí)驗(yàn)中按復(fù)位鈕亦可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的手動(dòng)淸零。手控狀態(tài)，本實(shí)驗(yàn)由表2.6.1定義的目的編碼控制PC計(jì)數(shù)器的預(yù)置與加1操作，并以準(zhǔn)雙向I/O部件的S10S0為計(jì)數(shù)器預(yù)置源。當(dāng)IP=1時(shí)按單拍按鈕，遇E/M=1在脈沖下降沿把S10S0的內(nèi)容裝入PC計(jì)數(shù)器；遇E/M=0在脈沖下降沿PC計(jì)數(shù)器加1。PC計(jì)數(shù)器的讀出操作由表2.3.7所列的源編碼表定義。1）實(shí)驗(yàn)連線連線信號(hào)孔接入孔作用有效電平1DRCKCLOC

32、K單元手動(dòng)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的時(shí)鐘來(lái)源下降沿打入2WK6(M6)總線字長(zhǎng)：1=16位字操作，0=8位字節(jié)操作3XPK7(M7)源奇偶位：1=偶尋址，0=奇尋址4OPK16(M16)目的奇偶位：1=偶尋址，0=奇尋址5X2K10(M10)源部件定義譯碼端X2三八譯碼八中選一6X1K9(M9)源部件定義譯碼端X17X0K8(M8)源部件定義譯碼端X08LDPCK22(M22)PC程序計(jì)數(shù)器刷新位高電平有效9E/MK23(M23)當(dāng)IP有效時(shí)，E/M：1=PC裝載，0=PC加110SPWK20(M20)SP堆棧指針寫使能高電平有效11LDARK19(M19)AR地址寄存器寫使能高電平有效2）程序計(jì)數(shù)器PC的寫

33、入、讀出與加1(1) PC程序計(jì)數(shù)器的寫入 通過(guò)“I/O單元”開(kāi)關(guān)向程序計(jì)數(shù)器PC置數(shù)，操作步驟如下：(2) PC程序計(jì)數(shù)器的讀出在PC置數(shù)操作完成后，按上流程中后兩步的要求，關(guān)閉PC寫使能（K23、K22=00），打開(kāi)PC輸出三態(tài)門（K10K6=11111），數(shù)據(jù)總線單元應(yīng)顯示的PC指針為0100h。(3) PC程序計(jì)數(shù)器加1在保持PC置數(shù)與讀出流程的狀態(tài)下，令K22=1，按【單拍】按鈕，在DRCK節(jié)拍的下降沿PC計(jì)數(shù)器加1并送數(shù)據(jù)總線，PC程序計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)總線單元的顯示器應(yīng)顯示0101h。繼續(xù)按【單拍】按鈕，觀察PC與數(shù)據(jù)總線的內(nèi)容。2、地址寄存器實(shí)驗(yàn)圖2-3-7所示的AR框由2片74LS

34、574鎖存器構(gòu)成按字方式尋址的16位數(shù)據(jù)指針，鎖存器的輸入端與總線相連構(gòu)成置數(shù)通路，鎖存器的輸出端途經(jīng)三態(tài)門緩沖分離與PC計(jì)數(shù)器集合組成主存地址總線。它的清零端由中央外理器單元直控,上電時(shí)鎖存器自動(dòng)淸零，手動(dòng)實(shí)驗(yàn)中按【返回】鍵亦可實(shí)現(xiàn)鎖存器的手動(dòng)淸零。按通用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，把數(shù)據(jù)指針AR定義為字寫入寄存器，運(yùn)用中局限于字寫，字節(jié)寫會(huì)引發(fā)數(shù)據(jù)指針的錯(cuò)誤侵入，因此在數(shù)據(jù)指針AR的操作過(guò)程中并非不支持而是不允字節(jié)寫。地址寄存器AR打入在手控/搭接態(tài)，數(shù)據(jù)指針AR由W、LDAR及DRCK（CP脈沖）三信號(hào)組合控制地址的置數(shù)操作。本實(shí)驗(yàn)以總線上準(zhǔn)雙向I/O部件的S15S0為置數(shù)源。當(dāng)W=1、LDA

35、R=1時(shí)按【單拍】鈕，在脈沖下降沿把S15S0的內(nèi)容裝入地址鎖存器AR。操作步驟如下：3、堆棧寄存器實(shí)驗(yàn)圖2-3-7所示的SP框由2片74LS574鎖存器構(gòu)成16位堆棧指針，鎖存器的輸入端與總線相連構(gòu)成存數(shù)通路，鎖存器的輸出端途經(jīng)三態(tài)門隔離與總線相連構(gòu)成取數(shù)通路。它按先進(jìn)后出的原則存放需要保留的數(shù)據(jù)信息與地址信息，在調(diào)用中斷等突發(fā)事件處理中SP指針以間址方式把當(dāng)前程序指針存入SP-2單元，遇返回指令SP又把棧項(xiàng)所指單元的內(nèi)容裝入程序計(jì)數(shù)器，然后SP+2退至原始位置。在手控/搭接態(tài),堆棧指針SP由W、SPW及DRCK（CP脈沖）三信號(hào)組合控制棧指針的置數(shù)操作。本實(shí)驗(yàn)以總線上準(zhǔn)雙向I/O部件的S1

36、5S0為置數(shù)源。當(dāng)W=1、SPW=1時(shí)按單柏鈕，在脈沖下降沿把S15S0的內(nèi)容裝入SP。堆棧指針SP的讀出操作由P8頁(yè)表2.2所列的源編碼表定義。1）堆棧指針SP打入撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”開(kāi)關(guān)向堆棧指針SP置數(shù)，具體操作步驟如下：2）堆棧指針SP讀出關(guān)閉SP寫使能，令SPW=1 按下流程完成SP送總線。實(shí)驗(yàn)六：存儲(chǔ)器讀寫實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ず土私獯鎯?chǔ)器組織與總線組成的數(shù)據(jù)通路。二、實(shí)驗(yàn)要求按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，掌握存儲(chǔ)部件在原理計(jì)算機(jī)中的運(yùn)用。三、實(shí)驗(yàn)原理存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)部件，用于存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)信息存儲(chǔ)的核心，是計(jì)算機(jī)必不可少的部件之一，計(jì)算機(jī)就是按存放在存儲(chǔ)器中的程序自動(dòng)有序不間斷地進(jìn)行工作。本系統(tǒng)從提高存儲(chǔ)器存儲(chǔ)信息效率的角度設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通路，按現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中最為典型的分段存儲(chǔ)理念把存儲(chǔ)器組織劃分為程序段、數(shù)據(jù)段等，由此派生了數(shù)據(jù)總線（DBUS）、指令總線（IBUS）、微總線（mBUS）等與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范相吻合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)所用的存儲(chǔ)器電路原理如圖2-3-10所示，該存儲(chǔ)器組織由二片6116構(gòu)成具有奇偶概念的十六位信息存儲(chǔ)體系，該存