計(jì)算機(jī)組成原理試驗(yàn)說(shuō)明分解

1、實(shí)驗(yàn)一運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉雙端口通用寄存器堆(組)的讀寫(xiě)操作2,熟悉簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路。3.驗(yàn)證運(yùn)算器74LS181的算術(shù)邏輯功能。4,按給定數(shù)據(jù)，完成指定的算術(shù)、邏輯運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)原理三春門(mén)C44)1F1卜0 Cn+4CnALU AH *2 Al A H? XL? H ： HDDBUSORS1RSQWRWRO雙端口通用布存器堆RF 一趾溶此C飛東靠而點(diǎn)也R市匚TPC (74LS163) 4地址顯示SI-BUSf三嘉門(mén)（244）數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)圖示雙端口存儲(chǔ)器的實(shí)驗(yàn)電路圖。 這里使用了一片IDT7132（2048 X8位），兩 個(gè)端口的地址輸入A8-A10引腳接地，因此實(shí)際使用存儲(chǔ)

2、容量為256字節(jié)。左端 口的數(shù)據(jù)部分連接數(shù)據(jù)總線 DBUS7-DBUS 0右端口的數(shù)據(jù)部分連接指令總線 INS7-INS0O存儲(chǔ)器 IDT7132有 6 個(gè)控制弓I腳：CEL# LR/W# OEL# CER# RR/W# OER# CEL# LR/W# OEL的制左端口讀、寫(xiě)操作； CER# RR/W# OER控制右端口讀、 寫(xiě)操作。CEL粉左端口選擇引腳，低電平有效。當(dāng) CER#=1時(shí)，禁止左端口讀、 寫(xiě)操作；當(dāng)CER#=（M,允許左端口讀、寫(xiě)操作。當(dāng) LR/W粉高時(shí)，左端口進(jìn)行讀操作；當(dāng)LR/W#M氐時(shí)，左端口進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) OER的低時(shí)，將左端口讀出的 數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線DBUSt;當(dāng)OE

3、R的高時(shí)，禁止左端口讀出的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總 線DBUSt。 CER# RR/W# OER控制右端口讀、寫(xiě)操作的方式與 CEL# LR/W# OER控制左端口讀、寫(xiě)操作的方式類似，當(dāng) CEL#=0且LR/W#=l時(shí)，左端口進(jìn)行 讀操作，同時(shí)將讀出的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線 DBUSh （以后將OEL琳為RAM_BUS#）有兩點(diǎn)需要說(shuō)明：（1）右端口讀出的數(shù)據(jù)（更確切的說(shuō)法是指令）放到指令總線舊US上而不是數(shù)據(jù)總線DBUSh。（2）所有數(shù)據(jù)/指令的寫(xiě)入都使用左端 口，右端口作為指令端口處理成一個(gè)只讀端口 （實(shí)驗(yàn)臺(tái)上OER利固定接地，RR/W# 固定接高電平）。存儲(chǔ)器左端口的地址寄存器 AR和右端口的地址寄存

4、器 PC#B使用2片 74LS163,具有地址遞增白功能。同時(shí)，PC在以后的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中也起到程序計(jì)數(shù)器 的作用。左右端口的數(shù)據(jù)和左右端口的地址都有特定的顯示燈顯示，存儲(chǔ)器得知和寫(xiě)入數(shù)據(jù)都由實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作板上的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)分時(shí)給出。當(dāng)LDAR#=0寸，AR在T2時(shí)從DBU能收來(lái)自SW7-SW0地址；當(dāng)AR+1=1時(shí), 在T2存儲(chǔ)器地址加1。LDAR#D AR+1不能同時(shí)有效。在下一個(gè)時(shí)鐘周期，令 CEL#=0 LR/W#=0則在T2的上升沿開(kāi)始進(jìn)行寫(xiě)操作，將SW7-SW0置的數(shù)據(jù)經(jīng) DBUS!入存儲(chǔ)器。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù).按電路圖要求，將有關(guān)控制信號(hào)和二進(jìn)制開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)接好，反復(fù)檢查后接通電 源。編程開(kāi)關(guān)撥到正常

5、位置；置 DP=1,DB=0 AR+1和PC+1兩個(gè)信號(hào)接地?cái)?shù)據(jù)通路LDAR#1LDPC#CEL#LR/W#RAM_BUS# CER#SW_BUS電平開(kāi)關(guān)K0K1K2K3K4K5K61.將二進(jìn)制數(shù)碼開(kāi)關(guān)SW7-SW0（SW0最低位）設(shè)置為00H,將其他作為存儲(chǔ)器地 址置入AR然后將二進(jìn)制開(kāi)關(guān)的00H作為數(shù)據(jù)寫(xiě)入RAW,用這個(gè)方法向存儲(chǔ) 器的 10H 20H 30H 40H單元依次寫(xiě)入 10H 20H 30H 40Ho.使用存儲(chǔ)器的左端口，依次將第2步存入的5個(gè)數(shù)據(jù)讀出，觀察各單元中存入 的數(shù)據(jù)是否正確。記錄數(shù)據(jù)。注意：禁止兩個(gè)或兩個(gè)以上的數(shù)據(jù)源同時(shí)向數(shù)據(jù)總 線上發(fā)送數(shù)據(jù)！在本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)存儲(chǔ)器進(jìn)

6、行讀出操作時(shí)，務(wù)必將SW_BUS#三態(tài)門(mén)關(guān)閉。而當(dāng)向AR送入數(shù)據(jù)時(shí)，雙端口存儲(chǔ)器也不能被選中。.通過(guò)存儲(chǔ)器的右端口，將第2步存入的5個(gè)數(shù)據(jù)讀出，觀察結(jié)果是否與第 3 步結(jié)果相同。記錄數(shù)據(jù)。.雙端口存儲(chǔ)器的并行讀寫(xiě)和訪問(wèn)沖突將CEL# CER#時(shí)置為0,使存儲(chǔ)器的左右端口同時(shí)被選中。當(dāng) AR和PC的 地址不相同時(shí)，由于都是讀操作，也不會(huì)沖突。如果左右端口地址相同，且一個(gè) 進(jìn)行讀操作，一個(gè)進(jìn)行寫(xiě)操作，就會(huì)發(fā)生沖突。檢測(cè)沖突的方法：觀察兩個(gè)端口 的忙信號(hào)輸出指示燈 BUSYL#BUSYR#BUSYL#/BUSYR#亮（為0）時(shí)，不一定 發(fā)生沖突，但發(fā)生沖突時(shí)，BUSYL#/BUSYR#定亮。四、實(shí)驗(yàn)

7、要求.做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，掌握IDT7132雙端口存儲(chǔ)器的功能特性和使用方法。.完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)2、3、4,分別填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)二表1、實(shí)驗(yàn)二表2、實(shí)驗(yàn)二表3。.試驗(yàn)雙端口存儲(chǔ)器的并行讀寫(xiě)和訪問(wèn)沖突，并分析原理。.寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡(jiǎn)述心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)三數(shù)據(jù)通路組成實(shí)驗(yàn)（選作）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步熟悉計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路.將雙端口通用寄存器堆和雙端口存儲(chǔ)器模塊連接，構(gòu)成新的數(shù)據(jù)通路.掌握數(shù)字邏輯電路中的一般規(guī)律，以及排除故障的一般原則和方法.鍛煉分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在出線故障的情況下，獨(dú)立分析故障現(xiàn)象, 并排除故障二、實(shí)驗(yàn)原理敝據(jù)顯示燈DBUSOCnCn#5#ALU (181)AH+1 - AR 16

8、3)雙端口存楠零IDT7132Cn+1ALU (Ifil)T2 Ch左端口sF 把一LR/Tfl _ _T2AlAJ-RUSt地址顯示CERN加3)nniAB雙珊口通用寄存器填HF（ispLSUOlB）數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)圖示出了數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)電路圖，它是將雙端口存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)?zāi)K和一個(gè)雙端口 通用寄存器堆模塊（RF）連接在一起形成的。雙端口存儲(chǔ)器的指令端口不參與本次 實(shí)驗(yàn)。通用寄存器堆連接運(yùn)算器模塊，本實(shí)驗(yàn)涉及其中的操作數(shù)寄存器 DR1由于雙端口存儲(chǔ)器RAhM三態(tài)輸出，因而可以將它直接連接到數(shù)據(jù)總線 DBUS 上。止匕外，DBUSt還連接著雙端口通用寄存器堆。這樣，寫(xiě)入存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)可 由通用寄存器提供，而從存

9、儲(chǔ)器 RAM賣出的數(shù)據(jù)也可送到通用寄存器堆保存。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)1.將實(shí)驗(yàn)電路與控制臺(tái)的有關(guān)信號(hào)進(jìn)行連接數(shù)據(jù)通路RS0RS1RD0RD1WR0WR1LDRiLDDR1模擬開(kāi)關(guān)K0K1P K2K3K4K5K6K7數(shù)據(jù)通路RS_BUS#SW_BUS# ALU_BURAM_BUS/ LR/W#CEL#LDAR#1模擬開(kāi)關(guān)K8K9K10K11K12K13K14數(shù)據(jù)通路AR+1CER#Cn#MS0S1S2S3模擬開(kāi)關(guān)地VCCVCC地地地地地.用8位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)SW7-SW0 RF中的四個(gè)通用寄存器分別置入以下數(shù)據(jù): R0=OFH R1=0F0H R2=55H R3=0AAH.用8位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向AR送入地址0FH,

10、然后將R0中的數(shù)據(jù)0FH寫(xiě)入雙端口存儲(chǔ) 器中。用同樣的方法，依次將 R1、R2、R3中的數(shù)據(jù)分別置入 RAM勺0F0H 55T 0AAK 元。.分別將RAM勺0AAHI元數(shù)據(jù)寫(xiě)入R0, 55H單元數(shù)據(jù)寫(xiě)入R1, 0F0H單元數(shù)據(jù)寫(xiě) 入R2, 0FH單元數(shù)據(jù)寫(xiě)入R3然后將R0-R3中的數(shù)據(jù)讀出，驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性， 并記錄數(shù)據(jù)。.校驗(yàn)結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)要求.做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備工作，掌握實(shí)驗(yàn)電路的數(shù)據(jù)通路特點(diǎn)和通用寄存器堆的 功能特性。.完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)三表1、2、3。.寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡(jiǎn)述心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)四 常規(guī)型微程序控制器組成實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握時(shí)序發(fā)生器的組成原理2,掌握微程序

11、控制器的組成原理二、實(shí)驗(yàn)原理1,時(shí)序發(fā)生器b T1ooooooooo Tl Tx 70 wl To Ta _T T* CLK串nrIFIH事國(guó)串*QiIKIK3 5 6 7 0001803 mi R cpcpMR3IHW 的國(guó)國(guó)JHmINmINIHlomIOmIO田 mwIOwTEC-5計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的時(shí)序電路如圖所示。電路采用500K晶振、 2片GAL22VIO 一片74LS390 （分頻器），可產(chǎn)生兩級(jí)等間隔時(shí)序信號(hào)Tl T4和Wl W3其中一個(gè)W由一輪TlT4循環(huán)組成，它相當(dāng)于一個(gè)微指令周期或硬 聯(lián)線控制器的一拍，而一輪WIW3環(huán)可供硬聯(lián)線控制器執(zhí)行一條機(jī)器指令。本次實(shí)驗(yàn)不涉及硬

12、聯(lián)線控制器，因此時(shí)序產(chǎn)生器中的相關(guān)內(nèi)容也可根據(jù)需要 放到硬聯(lián)線控制器實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行。微程序控制器只使用時(shí)序信號(hào)TI -T4,產(chǎn)生T信號(hào)的功能集成在左邊 GAL22VIOE片中，另外它還產(chǎn)生節(jié)拍信號(hào) W1 W2 W3勺控制時(shí)鐘CLKI硬聯(lián)線控制器只使用時(shí)序信號(hào) W1-W3產(chǎn)生W信號(hào)的功能集成在右邊 GAL22V1OE片中。左邊GAL22V1OE片的輸入信號(hào)M既實(shí)驗(yàn)臺(tái)上晶體振蕩器的輸出，頻率為 500KHz T1至T4的脈沖寬度為2pS。CLR粉復(fù)位信號(hào)，低有效。實(shí)驗(yàn)臺(tái)處于任 何狀態(tài)下令CLR#=0都會(huì)使時(shí)序發(fā)生器和微程序控制器復(fù)位（回到初始狀態(tài)）， 復(fù)位后時(shí)序發(fā)生器停在T4、W3犬態(tài)，微程序地址為0

13、00000R建議每次實(shí)驗(yàn)儀 加電后，先用CLR#位一次?？刂婆_(tái)上有一個(gè) CLR松鈕，實(shí)驗(yàn)臺(tái)印制板上已連 好控制臺(tái)CLR#J時(shí)序電路的連線。TJ（停機(jī)）是控制器的輸出信號(hào)之一。連續(xù)運(yùn)行時(shí)，如果控制信號(hào)TJ=1,會(huì)使 機(jī)器停機(jī)，停止發(fā)送時(shí)序脈沖 T1T4、W1-W3時(shí)序停在T4。注意區(qū)分在實(shí)驗(yàn) 臺(tái)上時(shí)序信號(hào)發(fā)生器的輸入信號(hào) TJ和控制存儲(chǔ)器產(chǎn)生的TJ信號(hào)。QD伯動(dòng)）是來(lái) 自啟動(dòng)按鈕QD的脈沖信號(hào)，在GAL22Vle芯片中，對(duì)QD用MF進(jìn)行了同步，產(chǎn)生 QD1和QD2 ACTS示QD1上升沿，表達(dá)式是 QD1& QD2脈沖寬度為2仙S。QDR 是運(yùn)行標(biāo)志，QDe號(hào)使其為1 , CLR#言號(hào)將其置Q

14、DP（單拍）是來(lái)自控制臺(tái)的DP 開(kāi)關(guān)信號(hào)，當(dāng)DP=1時(shí)，機(jī)器處于單拍運(yùn)行狀態(tài)，按一次啟動(dòng)按鈕 QD只發(fā)送一 條微指令周期的時(shí)序信號(hào)就停機(jī)。 利用單拍方式，每次只執(zhí)行一條微指令，因而 可以觀察微指令代碼和當(dāng)前微指令的執(zhí)行結(jié)果。DB SKIP、CLK1信號(hào)以及 W1-W3時(shí)序信號(hào)都是針對(duì)硬聯(lián)線控制器的。 W1-W3 是節(jié)拍信號(hào)，硬聯(lián)線控制器執(zhí)行一條機(jī)器指令需要一組W1-W31號(hào)。DB（單步）信號(hào)就是每次發(fā)送一組W信號(hào)后停機(jī)，執(zhí)行某些機(jī)器指令不需要完整的一組W信號(hào)，SKIP信號(hào)就是用來(lái)跳過(guò)本指令剩余的 W節(jié)拍信號(hào)的。.數(shù)據(jù)通路微程序控制器是根據(jù)數(shù)據(jù)通路和指令系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)的。這里采用的數(shù)據(jù)通路綜合前面各

15、實(shí)驗(yàn)?zāi)K。.微指令格式5O C5 C4 C3 C2 Cl COCMOA此兒M5 A4 A：l醍根據(jù)給定的8條機(jī)器指令功能和數(shù)據(jù)通路總體圖的控制信號(hào)， 格式如上圖。微指令字長(zhǎng)31位，其中順序控制部分9位；判別字段 地址6位。操作控制字段22位，各位進(jìn)行直接控制。對(duì)應(yīng)微指令格式，微程序控制器的組成如下圖：采用的微指令3位，后繼微微命令顯小燈品苫皿u! MfgITgdHvtstSOQJ餐用PIT JgCIR7 fR6 SWC IR5 SWB IR4 SWA控制器采用4片E2PROM(HN58C竊減，HN58C6取8K*8位的，地址輸入端 有13位(A12-A0),實(shí)驗(yàn)中只用到A5-A0,所以A12-

16、A6接地，實(shí)際的使用空間為 64字節(jié)。微地址寄存器pA共6位，用一片8D觸發(fā)器74LS174組成，帶有異步清零 端。兩級(jí)與，或門(mén)構(gòu)成微地址轉(zhuǎn)移邏輯，用于產(chǎn)生下一微指令地址。在每一個(gè)T1的上升沿，新的微指令地址打入微地址寄存器中，控制存儲(chǔ)器 隨即輸出該條微指令的控制信號(hào)。微地址轉(zhuǎn)移邏輯生成下一微地址，等到下一個(gè) T1上升沿，將其打入微地址寄存器中。微地址轉(zhuǎn)移邏輯的多個(gè)輸入信號(hào)中，SWC SWB SWA1控制臺(tái)指令的定義開(kāi) 關(guān)，他們用來(lái)決定控制臺(tái)指令微程序的分支。 C是進(jìn)位信號(hào)，IR7-IR4是機(jī)器指 令的操作碼字段，根據(jù)他們的值來(lái)控制微程序轉(zhuǎn)向某個(gè)特定的分支。.機(jī)器指令與微程序?yàn)楹?jiǎn)單明了，本實(shí)驗(yàn)

17、儀使用8條機(jī)器指令，均為單字長(zhǎng)（8位）指令。指令功 能及格式如下表所示。指令的高 4位（IR7-IR4）是操作碼，提供給微程序控制 器，低4位提供給數(shù)據(jù)通路。指令名的助記符-功能n指令格揶，IR7IMIR5 瓜刀】R3IRIR1 IRQ-加法一ADD Rd, Rs*3Rd-RsRd*10 0 0 0/Ml RwiRdl RdO*誠(chéng)法SUB Ri 心Rd-Rs-Rd-0 0 0 URst RsOpRdl RdO*邏輯4AND Rd? bRd & Rs-R”0 0 10+Rsl RsOpRdlRdQSTARd即即Rd-*RspooikRsl咫叮RdlRdO取如LDARi RRsp展TRdr0 10

18、 0+Rsl RsORdlW條件轉(zhuǎn)移口JCR3p若 O1 則 R3-PC*0 10 1W1 IpX X*停排STP+1暫停執(zhí)布Q 1 1 0$X XrX M輸曲Rs-DBUM0 1 1 UFjI *；X ADO(OCKN) Sl(OOCl) AMNQQIO) ETTA (OT1 tjlJC(O0D ST1(0 )0) IMS】 LI)上述8條指令的微程序流程設(shè)計(jì)如圖所示。每條微指令可按前述的微指令格 式轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，然后寫(xiě)入控存中。DOSK.2 SVCSt一郎 DM后一MlVRM(U01)；%S - Wi tmiis 一 根TJ尸K loomDBUSDflUSf PCTJ0?SI -*MU

19、S控制臺(tái)指令和機(jī)器指令微指令代碼表如下:做瘠令* KTRRFWRFRRMWRM：PR當(dāng)前徽地址DOOC IE 0607OBIDooQHOA. 02030904OSQ下一鍬地址OSIB CHS 07IE1EODOEIO02 r 03020403gOFIOPO1* - *-F- -*-P1-I.1缶用F-工-T=TJI,11-i1x1-1*1* LDERhT1+T1 *-LPU+1F.h. *-a*LDPC*T1 * _-1=.- -=.1AR+1L-1.1 LDAR-I .-1.E ,I1 rDRbhF.*FFF-T9-4JLODIC2-4.*4*a*a.- LDR1, 二 H.a1，q.-a.

20、*XSW_BLJS#P1 1 ,11b11,111bR.S_13US#-a-1-.- -ALU_BtJ 祥.+RAM_BUS#m*，n 1-*b.CHR# 1.*XL.- -*-占1CEL# 1 .l.， 1.1. LRZWT, O -Fr,LQ 1cli#34-+M *.4-SO. . .X* -.TFSibhF.X4S2 * -.*.wBnrn注：后韁為抻的佰口福是低電平有效信號(hào)*為了在控存RCJM中用一K表示有被* 這些命號(hào)在控廁器中經(jīng)過(guò)反相后送往數(shù)據(jù)通路4AIDDSUBAjsro25TWLXAJCSTPOUT當(dāng)航r諭地出t：IO 12111912 1A13 IB14 ICISIF 1百

21、17TWtitkhk18 OF19 OF1A OFIB OFIC OFOFOF OFOFPOS*咚- .-士 上-Pl , Hl.iP2h-/Ir-缶咫 一*TJ -金- -備 11LOIR . =*PC+1“ 1. 1. 1* 1. 1I嗡11LXPC#1 .SLS_BUS#一-*-11-I.，1ALUHUS#*1*11一1-.-一RAM_BUS#.，*-1*.-UEJRJ*.CEU#1*1-b-UR/W*-o1 d-v1VMo口-Q-FTSO*1*o-1*o-一SIo.a1o*-*S2-o!i.ooS31電1.Q.r-Rlg i H一AJLoRr注工 后強(qiáng)為 甘的信號(hào)都是低電平有效信號(hào),

22、為了 在控存 ROM 中用 口 表示有效, 這些佰弓揮控制罌中經(jīng)過(guò)反相后禽在效據(jù)通疇r為了向RA林口寄存儲(chǔ)器堆中裝入程序和數(shù)據(jù)，檢查寫(xiě)入是否正確，并能啟動(dòng) 程序執(zhí)行，還設(shè)計(jì)了以下五個(gè)控制臺(tái)操作微程序：（ DP=Q DB=0啟動(dòng)程序（PR）:按下復(fù)位按鈕CLR#f,置SWC=QSWB=pSWA=0用數(shù)據(jù)開(kāi) 關(guān)SWASWOS置內(nèi)存中程序的首地址，按 QDe鈕后，啟動(dòng)程序運(yùn)行。寫(xiě)存儲(chǔ)器（WRM）按下復(fù)位按鈕CLR垢，微地址寄存器狀態(tài)為全零。此時(shí)置 SWC=pSWB=0 SWA=1在SW7-SW0置好存儲(chǔ)器地址，按 QD啟動(dòng)按鈕將此地 址打入AR在SW7-SW0置好數(shù)據(jù)，按QDO動(dòng)按鈕將此數(shù)據(jù)寫(xiě)入 A

23、R旨定的 存儲(chǔ)器單元，這時(shí)AR+1重復(fù)，直到按復(fù)位鍵CLR胸止。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)RAM 的連續(xù)進(jìn)行手動(dòng)寫(xiě)入。讀存儲(chǔ)器（RRM）:按下復(fù)位按鈕 CLR垢，置SWC=pSWB=,1 SWA=0在 SW7-SW0置好存儲(chǔ)器地址，按 QDO動(dòng)按鈕將此地址打入 AR RAMfr此地址單 元的內(nèi)容讀至DBUS1示。按QDft鈕，這時(shí)AR+1, RAMfr新地址單元的內(nèi)容讀 至DBUS1示。重復(fù)，直到按復(fù)位鍵 CLR粉止。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì) RAM勺連續(xù)讀 出顯示。寄存器寫(xiě)操作（WRF）按下復(fù)位按鈕CLR樣后，置SWC=pSWB=l SWA/ 在SW7-SW中置好存儲(chǔ)器地址，按 QD啟動(dòng)按鈕將此地址打入 AR寄存

24、器和PC 計(jì)數(shù)器。在SW1 SW0S好寄存器選擇信號(hào) WR1 WR0按QD啟動(dòng)按鈕，通過(guò) 雙端口存儲(chǔ)器的右端口將 WR1 WR0（即SW1 SW0送到指令寄存器IR的低2位。在SW7-SW0置好要寫(xiě)入寄存器的數(shù)據(jù)，按 QD啟動(dòng)按鈕將此數(shù)據(jù)寫(xiě)入由 WR1 WR0旨定的寄存器。重復(fù),直到按復(fù)位鍵 CLR#/止。寄存器讀操作（RRF）:按下復(fù)位按鈕 CLR#f,置SWC=J SWB=QSWA=O 在SW7-SW0置好存儲(chǔ)器地址，按 QD啟動(dòng)按鈕將此地址打入 AR寄存器和PC計(jì) 數(shù)器。在SW3 SW那好寄存器選擇信號(hào)RS1 RSQ按QD啟動(dòng)按鈕，通過(guò)雙 端口存儲(chǔ)器的右端口將 RS1 RS0（即SW3

25、SW2送到指令寄存器IR的第3、2 位。RS1 RS睦中的寄存器數(shù)據(jù)讀出到 DBUSh顯示出來(lái)。重復(fù)，直到按復(fù)位 鍵CLR粉止。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù).按實(shí)驗(yàn)要求，連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電平開(kāi)關(guān) K0-K15,時(shí)鐘信號(hào)源和微程序控制器 連接完成后應(yīng)仔細(xì)檢查一遍，然后才可以加上電源?？刂破鰿IR4IR5IR6IR7模擬開(kāi)關(guān)K0K1K2K3K4時(shí)序電路的TJ、SKIP為地（GND。 TJ是時(shí)序電路中的TJ,不是控制器中的 TJ（該TJ由控制器產(chǎn)生，不能接輸入信號(hào)）,千萬(wàn)不要接錯(cuò)。注意：本次實(shí)驗(yàn)只做微程序控制器本身的實(shí)驗(yàn)，故微程序控制器輸出的微命 令信號(hào)與執(zhí)行部件（數(shù)據(jù)通路）的連線不連接。.熟悉微指令格式的定義，按此定

26、義將微程序流程圖所示的全部微程序變換成二 進(jìn)制代碼，并列表登記。此表請(qǐng)?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)完成。.控制臺(tái)操作的功能由SWC SWB SWAE個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)的狀態(tài)配合 P0判斷來(lái)決 定。用單拍（DP）方式執(zhí)行控制臺(tái)操作微程序，觀察判別字段和微地址指示燈的顯 示，跟蹤微指令的執(zhí)行情況，并與上表數(shù)據(jù)對(duì)照。.深刻理解0FH微指令的功能和P1測(cè)試狀態(tài)條件（IR7-IR4）,用二進(jìn)制開(kāi)關(guān)設(shè)置 IR7-IR4的不同狀態(tài)，觀察ADDS OUTX條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)微程序的微命令信號(hào)， 特別是微地址轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)，并與上面表格進(jìn)行對(duì)照。四、實(shí)驗(yàn)要求.做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，掌握微程序控制器和時(shí)序產(chǎn)生器的工作原理。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前填 好實(shí)驗(yàn)四表1,并

27、列好所有表格數(shù)據(jù)和理論分析值。.根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)所提的要求，實(shí)驗(yàn)填寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)四表 2、實(shí)驗(yàn)四表3。.寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡(jiǎn)述心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)五CPU組成與機(jī)器指令執(zhí)行周期實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?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).用微程序控制器控制模型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路.通過(guò)TEC-5執(zhí)行由8條機(jī)器指令組成的簡(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)觀念二、實(shí)驗(yàn)原理本次實(shí)驗(yàn)用到前面四個(gè)實(shí)驗(yàn)中的所有電路，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)模塊組合成為一臺(tái)簡(jiǎn) 單計(jì)算機(jī)。因此，在基本實(shí)驗(yàn)中，這是最復(fù)雜的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，

28、也是最能得到收獲的 一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在前面的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者本身作為“控制器”，完成數(shù)據(jù)通路的控制。而在 本次實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器來(lái)完成。cpu從內(nèi)存取出一條機(jī)器指令到執(zhí)行指令結(jié)束的一個(gè)機(jī)器指令周期，是由微指令組成的序列來(lái)完成的， 即一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序o三、實(shí)驗(yàn)任務(wù).對(duì)下面機(jī)器指令組成的簡(jiǎn)單程序進(jìn)行譯碼。 將程序按機(jī)器指令格式手工匯編成 二進(jìn)制機(jī)器代碼，填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)五表1,此項(xiàng)任務(wù)請(qǐng)?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)完成。ADD R1 R0JC R3STA R1, R2LDA R2 R2AND R2 R0SUB R2 R3OUT R2STP.參考前面實(shí)驗(yàn)電路完成連線，工作量大概是：控制臺(tái)、時(shí)序部件、數(shù)據(jù)通

29、路和 微程序控制器之間的連線?？刂破魇强刂撇考瑪?shù)據(jù)通路是執(zhí)行部件，時(shí)序發(fā)生 器是時(shí)序部件。注意通用寄存器堆 RF的RD1 RD0 RS1 RS0 WR1WR0t IR3-IR0 間的連線。控制器、時(shí)序部件和數(shù)據(jù)通路之間的連接QD, DP,DB,CLR#指示燈信號(hào)指令代碼.條件信號(hào)TJ微弱杵?制器；T新源我靜開(kāi)關(guān)控制.IR7 IR4, C接線表:控制器LDIRPC+1LDPC#AR+1LADR;# LDDRLDDR2:LDRi數(shù)據(jù)通路LDIRPC+1:LDPC#AR+1：LADR;# LDDR:LDDR2：LDRi ：控制器SW_BUS#，Rs_BUS/ALU_BUStRAM_BU# CER#

30、CEL# 1數(shù)據(jù)通路SW_BUS#，Rs_BUS/ALU_BUStRAM_BU# CER#CEL#控制器LR/W#Cn#MS0S1S2S3數(shù):瑞通路LR/W# Cn#MS0siHS2S3控制器進(jìn)位CIR7IR6IR5IR4數(shù):瑞通路進(jìn)位CIR7IR6IR5IR4數(shù)據(jù)通路IR3IR2IR1IR0IR1IR0數(shù):瑞通路RS1RS0RD1RD0WR1WR0再把控制器的TJ連接聯(lián)接時(shí)序電路的TJ, 一共接線33條接好線后，將編程開(kāi)關(guān)撥到“正常位置:合上電源，按CLR骸鈕，使TEC-5 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。.將任務(wù)1中的程序代碼用控制臺(tái)指令存入內(nèi)存中，并根據(jù)程序的需要，用數(shù)碼開(kāi)關(guān)SW7-SW設(shè)置通用寄

31、存器的數(shù)據(jù)。注意：由于設(shè)置通用寄存器時(shí)會(huì)破壞存儲(chǔ) 單元的數(shù)據(jù)，因此應(yīng)先設(shè)置寄存器中的數(shù)據(jù)，在設(shè)置存儲(chǔ)器中的程序和數(shù)據(jù)。要求使用兩組寄存器數(shù)據(jù)，一組寄存器數(shù)據(jù)在執(zhí)行 ADD R1 R0指令時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位(R0=86H、R1=88H、R2=10H、R3=07H , (10H)=55H ), 一組寄存器數(shù)據(jù)在執(zhí)行 ADD R1, R0指令時(shí)不產(chǎn)生進(jìn)位(R0=35H、R1=43H、R2=10H、R3=07H , (10H)=55H ), 以觀察同一程序的不同執(zhí)行流程。.用單拍（DP）方式執(zhí)行一遍程序，記錄最后得到的四個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)，以及由 STA指令存入RAW的數(shù)據(jù)，與理論分析值比較。執(zhí)行時(shí)注意觀察各個(gè)指

32、示燈的 顯示，以跟蹤程序執(zhí)行的詳細(xì)過(guò)程（可觀察到每一條微指令的執(zhí)行過(guò)程）。.用連續(xù)方式再執(zhí)行程序。這種情況相當(dāng)于計(jì)算機(jī)正常的工作。程序執(zhí)行到 STP 指令后自動(dòng)停機(jī)。讀出寄存器中的運(yùn)算結(jié)果，與理論值比較。四、實(shí)驗(yàn)要求.務(wù)必做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)所提要求，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前先列好必要的表格、 數(shù)據(jù)和理論分析值，以便與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較。并根據(jù)任務(wù)1要求填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)五表1。.運(yùn)用控制臺(tái)命令寫(xiě)寄存器 WRF讀寄存器RRF寫(xiě)存儲(chǔ)器 WRM讀存儲(chǔ)器RRM 完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)3 （詳細(xì)步驟見(jiàn)實(shí)驗(yàn)四說(shuō)明），并在此基礎(chǔ)上單步、連續(xù)運(yùn)行程序 完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)4、5,按要求填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)五表2、3。.寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡(jiǎn)述心得體會(huì)

33、。實(shí)驗(yàn)一表1:將34H、21H、52H、65H分別寫(xiě)入通用寄存器 R0-R3 ;讀出 R0-R3的內(nèi)容，在 DBUS上顯示出來(lái)(DP=1 , DB=0)序 號(hào)SW7-SW0數(shù)據(jù)通路信號(hào)與電平信號(hào)開(kāi)關(guān)的連接QD功能WR0WR1RS0RS1SW_BUS#RS_BUS#LDRiK0K1K2K3K4K5K6134H00XX011V34HH R0 (R0=34H)234讀出通用寄存器組RF的內(nèi)容(R0-R3)5XXX00100 xDBUS指示燈顯示R0=678實(shí)驗(yàn)一表2:通過(guò)R0向DR2寫(xiě)入0AAH ,通過(guò)R1向DR1寫(xiě)入55H ,驗(yàn)證運(yùn)算器的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能( DP=1 , DB=0 )(1)向

34、R0寫(xiě)入0AAH ,向R1寫(xiě)入55H序 號(hào)SW7-SW0數(shù)據(jù)通路信號(hào)與電平信號(hào)開(kāi)關(guān)的連接QD功能WR0WR1SW_BUS#ALU_BUS#LDRi12(2)將R0寫(xiě)入DR2 ,將R1寫(xiě)入DR1序 號(hào)數(shù)據(jù)通路信號(hào)與電平信號(hào)開(kāi)關(guān)的連接QD功能RD0RD1RS0RS1LDR1LDR2LDRi1(3)驗(yàn)證運(yùn)算器的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能邏輯運(yùn)算：LDRi= 1、LDR1=0、 LDR2=0、 ALU_BUS#=0 、 SW_BUS#=1算術(shù)運(yùn)算：LDRi= 1、LDR1=1 、 LDR2=1 、 ALU_BUS#=0 、 SW_BUS#=1工作方式輸入選擇邏輯運(yùn)算(M=H , Cn#=1)算術(shù)運(yùn)算(M=

35、L , Cn#=1)S3S2S1S0運(yùn)算類型運(yùn)算結(jié)果進(jìn)位C運(yùn)算類型運(yùn)算結(jié)果進(jìn)位C0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111實(shí)驗(yàn)二表 1:向存儲(chǔ)器的 00H、10H、20H、30H 和 40H 單元依次寫(xiě)入 00H、10H、20H、30H 和 40H (DP=1 , DB=0)序 號(hào)SW7-SW0數(shù)據(jù)通路信號(hào)與電平信號(hào)開(kāi)關(guān)的連接QD功能LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_ BUS#CER#SW_BUS#100H-AR200H-(00H)345678910實(shí)驗(yàn)二表2:利用左端口依次將之前寫(xiě)入的5個(gè)數(shù)據(jù)讀

36、出序 號(hào)SW7-SW0數(shù)據(jù)通路信號(hào)與電平信號(hào)開(kāi)關(guān)的連接QD功能LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_ BUS#CER#SW_BUS#100H-AR2DBUS=00H345678910實(shí)驗(yàn)二表3:利用右端口依次將之前寫(xiě)入的5個(gè)數(shù)據(jù)讀出序 號(hào)SW7-SW0數(shù)據(jù)通路信號(hào)與電平信號(hào)開(kāi)關(guān)的連接QD功能LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_ BUS#CER#SW_BUS#100H-PC2IBUS=00H345678910實(shí)驗(yàn)三表1:將0FH、0F0H、55H、0AAH分別寫(xiě)入通用寄存器 R0、R1、R2、R3序 號(hào)SW數(shù)據(jù)通路信號(hào)與電平信號(hào)開(kāi)關(guān)的連接QD功能RS0RS1RD0RD1WR0W

37、R1LDRiLDDR1RS_BUS#SW_BUS#ALU_BUS#RAM _BUS#LR/W#CEL#LDAR#10FH-R0234驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否寫(xiě)入RF中（可在數(shù)據(jù)總線DBUS上顯示）5R0=6R1 =7R2=8R3=實(shí)驗(yàn)三表 2:將寄存器 R0、R1、R2、R3的數(shù)據(jù)通過(guò) ALU讀出后，寫(xiě)入 RAM 的0FH、F0H、55H、AAH地址單元序 號(hào)SW數(shù)據(jù)通路信號(hào)與電平信號(hào)開(kāi)關(guān)的連接QD功能RS0RS1RD0RD1WR0WR1LDRiLDDR1RS_BUS#SW_BUS#ALU_BUS#RAM _BUS#LR/W#CEL#LDAR#10FH-AR20FH fDBUS30FHf(0FH)4567

38、89101112實(shí)驗(yàn)三表3:將存儲(chǔ)器的 AAH、55H、F0H、0FH地址單元的數(shù)據(jù)傳送到寄存器R0、R1、R2、R3并驗(yàn)證結(jié)果序 號(hào)SW數(shù)據(jù)通路信號(hào)與電平信號(hào)開(kāi)關(guān)的連接QD功能RS0RS1RD0RD1WR0WR1LDRiLDDR1RS_BUS#SW_BUS#ALU_BUS#RAM _BUS#LR/W#CEL#LDAR#1AAH f AR2(AAH) - R0345678驗(yàn)證從存儲(chǔ)器送入寄存器的數(shù)據(jù)9R0=10R1 =11R2=12R3=實(shí)驗(yàn)四表1:根據(jù)微指令格式的定義，將微程序流程圖中的全部微指令變成二進(jìn)制代碼，填入控存代碼表（請(qǐng)?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)完成）微地址CM3CM2CM1CM0微地址CM3CM2

39、CM1CM00000000048100111021203130414051506160717081809190A1A0B1B0C1C0D1D0E1E0F1F實(shí)驗(yàn)四表2:控制臺(tái)操作命令微指令（置 DP=1 , DB=0,時(shí)序電路的TJ、SKIP為地GND ）操作名稱SWC SWB SWACLR#QD微指令地址A A5- A A0微指令代碼CM3 CM2 CM1 CM0功能寫(xiě)存儲(chǔ)器WRMSWC SWB SWA001V00H00 00 00 48復(fù)位，讀操作臺(tái)命令V讀存O RRMSWC SWB SWA寫(xiě)寄存器WRFSWC SWB SWA讀寄存器RRFSWC SWB SWA啟動(dòng)程序PRSWC SWB

40、SWA實(shí)驗(yàn)四表3:機(jī)器指令微指令（DP=1 , DB=0, SWC=0 , SWB=0 , SWA=0 ,時(shí)序電路的 TJ、SKIP為地GND ）機(jī)器指令I(lǐng)R7 IR6 IR5 IR4CLR#QD微指令地址A A5- A A0微指令代碼CM3 CM2 CM1 CM0功能ADD IR7 IR6 IR5 IR4 0000V00H00 00 00 48復(fù)位，讀操作臺(tái)命令VSUB IR7 IR6 IR5 IR4AND IR7 IR6 IR5 IR4STAIR7 IR6 IR5 IR4續(xù)上表機(jī)器指令I(lǐng)R7 IR6 IR5 IR4CLR#QD微指令地址A A5- A A0微指令代碼CM3 CM2 CM1

41、CM0功能LDA IR7 IR6 IR5 IR4JC IR7 IR6 IR5 IR4STP IR7 IR6 IR5 IR4OUT IR7 IR6 IR5 IR4內(nèi)存地址機(jī)器指令指令功能機(jī)器代碼（一進(jìn)制表小）機(jī)器代碼（十六進(jìn)制）00HADD R1 , R001HJC R302HSTA R1 , R203HLDA R2 , R204HAND R2 , R005HSUB R2 , R306HOUT R207HSTP實(shí)驗(yàn)五表1:將8條指令組成的簡(jiǎn)單程序按照指令格式匯編成機(jī)器代碼（請(qǐng)?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)完成）實(shí)驗(yàn)五表2:運(yùn)用控制臺(tái)命令將程序代碼存入內(nèi)存，將程序運(yùn)行時(shí)用到的數(shù)據(jù)存入寄存器，單步及連續(xù)執(zhí)行。(1)向寄存器寫(xiě)入 R0=35H , R1=43H , R2=10H , R3=07H ,并驗(yàn)證是否正確( DP=0 , DB=0 , SWC=0 , SWB=1 , SWA=1 )序號(hào)SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW0QD功能111111111V用不常用的地址(如 FF)寫(xiě)入AR、PC2指定寄存器號(hào)R0,寫(xiě)入指令寄存器IR3第一個(gè)數(shù)值寫(xiě)入IR指定的R0寄存器456789使用讀寄存器控制臺(tái)命令RR