計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)說明分解

1、計(jì)算機(jī)構(gòu)成原理實(shí)驗(yàn)說明分解計(jì)算機(jī)構(gòu)成原理實(shí)驗(yàn)說明分解36/36計(jì)算機(jī)構(gòu)成原理實(shí)驗(yàn)說明分解實(shí)驗(yàn)一運(yùn)算器構(gòu)成實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖炝?xí)雙端口通用存放器堆（組）的讀寫操作。熟習(xí)簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳遞通路?？甲C運(yùn)算器74LS181的算術(shù)邏輯功能。按給定數(shù)據(jù)，達(dá)成指定的算術(shù)、邏輯運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)原理上圖是本實(shí)驗(yàn)所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖。參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)第一經(jīng)過實(shí)驗(yàn)臺操作板上的八個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)SW7-SW0來設(shè)置，而后輸入到雙端口通用存放器堆RF中。已連結(jié)到實(shí)驗(yàn)臺的時(shí)序電路上。制電平信號的開關(guān)，開關(guān)向上時(shí)為可依據(jù)實(shí)驗(yàn)詳盡狀況采納。RF由一個(gè)ispLSI1016實(shí)現(xiàn)，功能上相當(dāng)于四個(gè)8位通用存放器，用于保留參加運(yùn)算的數(shù)

2、據(jù)，運(yùn)算后的結(jié)果也要送到RF中保留。雙端口存放器堆模塊的控制信號中，RS1、RS0用于選擇從B端口（右端口）讀出的通用存放器，RD1、RD0用于采納從A端口（左端口）讀出的通用存放器。而WR1、WR0用于選擇寫入的通用存放器。LDRi是寫入控制信號，當(dāng)LDRi=1時(shí)，數(shù)據(jù)總線DBUS上的數(shù)據(jù)在T3寫入由WR1、WR0指定的通用存放器。RF的A、B端口分別與操作數(shù)暫存器DR1、DR2相連：其余，RF的B端口經(jīng)過一個(gè)三態(tài)門連結(jié)到數(shù)據(jù)總線DBUS上，因此RF中的數(shù)據(jù)能夠直接經(jīng)過B端口送到DBUS上。DR1和DR2各由1片74LS273構(gòu)成，用于暫存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)。DR1接ALU的A輸入端口，DR2接

3、ALU的B端口。ALU由兩片74LS181構(gòu)成，ALU的輸出經(jīng)過一個(gè)三態(tài)門(74LS244)發(fā)送到數(shù)據(jù)總線DBUS上。圖中尾巴上帶粗短線標(biāo)記的信號都是控制信號，此中S3，S2，Sl，S0，M，Cn#，LDDR2，LDDRl，ALU-BUS#，SW-BUS#、LDRi、RS1、RS0、RD1、RD0、WR1、WR0等是電位信號，用電平開關(guān)K0Kl5來模擬。T2、T3是脈沖信號，印制板上#為低電平有效。K0K15是一組用于模擬各控1，開關(guān)向下時(shí)為0，每個(gè)開關(guān)無固定用途，實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行單拍操作，每次只產(chǎn)生一組Tl，T2，T3，T4脈沖，需將實(shí)驗(yàn)臺上的DP，DB開關(guān)進(jìn)行正確設(shè)置。將DP開關(guān)置l，將DB開關(guān)

4、置0，每按一次QD按鈕，則次序產(chǎn)生Tl、T2、T3、T4各一個(gè)單脈沖。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)按圖要求，將運(yùn)算器模塊與實(shí)驗(yàn)臺操作板上的線路進(jìn)行連結(jié)。置DP=1,DB=0,編程開關(guān)撥到正常地點(diǎn).數(shù)據(jù)通路電平開關(guān)WR0K0WR1K1RS0K2RS1K3SW_BUS#RS_BUS#K4K5LDRiK6用開關(guān)SW7-SW0向通用存放器堆RF內(nèi)的R0-R3存放器置數(shù)34H、21H、52H、65H。而后讀出R0R3的內(nèi)容，在數(shù)據(jù)總線DBUS上顯示出來。令DR1=55H、DR2=0AAH、Cn#=1，考證ALU的正邏輯算術(shù)、邏輯運(yùn)算功能。四、實(shí)驗(yàn)要求做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。掌握運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳遞通路和ALU的功能特征，并熟習(xí)本實(shí)驗(yàn)

5、中所用的控制臺開關(guān)的作用和使用方法。仔細(xì)仔細(xì)達(dá)成實(shí)驗(yàn)，填寫實(shí)驗(yàn)一表1、實(shí)驗(yàn)一表2。3.寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡述心得意會。實(shí)驗(yàn)二雙端口儲存器原理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼J(rèn)識雙端口靜態(tài)隨機(jī)儲存器IDT7132的工作特征及使用方法。認(rèn)識半導(dǎo)體儲存器如何儲存和讀出數(shù)據(jù)。認(rèn)識雙端口儲存器如何并行讀寫，并分析矛盾產(chǎn)生的狀況。二、實(shí)驗(yàn)原理圖示雙端口儲存器的實(shí)驗(yàn)電路圖。這里使用了一片IDT7132(20488位)，兩個(gè)端口的地點(diǎn)輸入A8Al0引腳接地，所以實(shí)質(zhì)使用儲存容量為256字節(jié)。左端口的數(shù)據(jù)部分連結(jié)數(shù)據(jù)總線DBUS7-DBUS0，右端口的數(shù)據(jù)部分連結(jié)指令總線INS7-INS0。儲存器IDT7132有6個(gè)

6、控制引腳：CEL#、LR/W#、OEL#、CER#、RR/W#、OER#。CEL#、LR/W#、OEL#控制左端口讀、寫操作；CER#、RR/W#、OER#控制右端口讀、寫操作。CEL#為左端口選擇引腳，低電平有效。當(dāng)CER#=1時(shí)，嚴(yán)禁左端口讀、寫操作；當(dāng)CER#=0時(shí)，同意左端口讀、寫操作。當(dāng)LR/W#為高時(shí)，左端口進(jìn)行讀操作；當(dāng)LR/W#為低時(shí)，左端口進(jìn)行寫操作。當(dāng)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；當(dāng)OER#為高時(shí)，嚴(yán)禁左端口讀出的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線DBUS上。CER#、RR/W#、OER#控制右端口讀、寫操作的方式與CEL#、LR/W#、OER#控制左端口讀、寫操

7、作的方式近似，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DBUS上(此后將OEL#稱為RAM_BUS#)。有兩點(diǎn)需要說明：（1）右端口讀出的數(shù)據(jù)（更的確的說法是指令）放到指令總線IBUS上而不是數(shù)據(jù)總線DBUS上。（2）所有數(shù)據(jù)/指令的寫入都使用左端口，右端口作為指令端口辦理成一個(gè)只讀端口（實(shí)驗(yàn)臺上OER#已固定接地，RR/W#固定接高電平）。儲存器左端口的地點(diǎn)存放器AR和右端口的地點(diǎn)存放器PC都使用2片74LS163，擁有地點(diǎn)遞加的功能。同時(shí)，PC在此后的實(shí)驗(yàn)中間也起到程序計(jì)數(shù)器的作用。左右端口的數(shù)據(jù)和左右端口的地點(diǎn)都有特定的顯示燈顯示，儲存器得悉和寫入

8、數(shù)據(jù)都由實(shí)驗(yàn)臺操作板上的二進(jìn)制開關(guān)分時(shí)給出。當(dāng)LDAR#=0時(shí)，AR在T2時(shí)從DBUS接收來自SW7-SW0的地點(diǎn)；當(dāng)AR+1=1時(shí)，在T2儲存器地點(diǎn)加1。LDAR#和AR+1不可以同時(shí)有效。在下一個(gè)時(shí)鐘周期，令CEL#=0、LR/W#=0，則在T2的上漲沿開始進(jìn)行寫操作，將SW7-SW0設(shè)置的數(shù)據(jù)經(jīng)DBUS寫入儲存器。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)按電路圖要求，將有關(guān)控制信號和二進(jìn)制開關(guān)對應(yīng)接好，頻頻檢查后接通電源。編程開關(guān)撥到正常地點(diǎn)；置DP=1,DB=0；AR+1和PC+1兩個(gè)信號接地。數(shù)據(jù)通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_BUS#CER#SW_BUS#電平開關(guān)K0K1K2K3K4K5K6

9、將二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)SW7-SW0(SW0為最低位)設(shè)置為00H，將其余作為儲存器地址置入AR；而后將二進(jìn)制開關(guān)的00H作為數(shù)據(jù)寫入RAM中，用這個(gè)方法向儲存器的10H、20H、30H、40H單元挨次寫入10H、20H、30H、40H。使用儲存器的左端口，挨次將第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)能否正確。記錄數(shù)據(jù)。注意：嚴(yán)禁兩個(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)儲存器進(jìn)行讀出操作時(shí)，務(wù)勢必SW_BUS#的三態(tài)門封閉。而當(dāng)向AR送入數(shù)據(jù)時(shí)，雙端口儲存器也不可以被選中。經(jīng)過儲存器的右端口，將第2步存入的5個(gè)數(shù)據(jù)讀出，觀察結(jié)果能否與第3步結(jié)果相同。記錄數(shù)據(jù)。雙端口儲

10、存器的并行讀寫和接見矛盾將CEL#、CER#同時(shí)置為0，使儲存器的左右端口同時(shí)被選中。當(dāng)AR和PC的地點(diǎn)不相同時(shí)，因?yàn)槎际亲x操作，也不會矛盾。假如左右端口地點(diǎn)相同，且一個(gè)進(jìn)行讀操作，一個(gè)進(jìn)行寫操作，就會發(fā)生矛盾。檢測矛盾的方法：觀察兩個(gè)端口的忙信號輸出指示燈BUSYL#和BUSYR#。BUSYL#/BUSYR#燈亮(為0)時(shí)，不必定發(fā)生矛盾，但發(fā)生矛盾時(shí)，BUSYL#/BUSYR#必然亮。四、實(shí)驗(yàn)要求l.做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，掌握IDT7132雙端口儲存器的功能特征和使用方法。達(dá)成實(shí)驗(yàn)任務(wù)2、3、4，分別填寫實(shí)驗(yàn)二表1、實(shí)驗(yàn)二表2、實(shí)驗(yàn)二表3。試驗(yàn)雙端口儲存器的并行讀寫和接見矛盾，并分析原理。寫出實(shí)驗(yàn)

11、報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡述心得意會。實(shí)驗(yàn)三數(shù)據(jù)通路構(gòu)成實(shí)驗(yàn)（選作）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)一步熟習(xí)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路將雙端口通用存放器堆和雙端口儲存器模塊連結(jié)，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，以及除去故障的一般原則和方法鍛煉分析問題和解決問題的能力，在出線故障的狀況下，獨(dú)立分析故障現(xiàn)象，并除去故障二、實(shí)驗(yàn)原理圖示出了數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)電路圖，它是將雙端口儲存器實(shí)驗(yàn)?zāi)K和一個(gè)雙端口通用存放器堆模塊(RF)連結(jié)在一同形成的。雙端口儲存器的指令端口不參加本次實(shí)驗(yàn)。通用存放器堆連結(jié)運(yùn)算器模塊，本實(shí)驗(yàn)波及此中的操作數(shù)存放器DR1。因?yàn)殡p端口儲存器RAM是三態(tài)輸出，因此能夠?qū)⑺苯舆B結(jié)到數(shù)據(jù)總線DBUS上。其余

12、，DBUS上還連結(jié)著雙端口通用存放器堆。這樣，寫入儲存器的數(shù)據(jù)可由通用存放器供應(yīng)，而從儲存器RAM讀出的數(shù)據(jù)也可送到通用存放器堆保留。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)將實(shí)驗(yàn)電路與控制臺的有關(guān)信號進(jìn)行連結(jié)。數(shù)據(jù)通路RS0RS1RD0RD1WR0WR1LDRiLDDR1模擬開關(guān)K0K1K2K3K4K5K6K7數(shù)據(jù)通路RS_BUS#SW_BUS#ALU_BUS#RAM_BUS#LR/W#CEL#LDAR#模擬開關(guān)K8K9K10K11K12K13K14數(shù)據(jù)通路AR+1CER#Cn#MS0S1S2S3模擬開關(guān)地VCCVCC地地地地地用8位數(shù)據(jù)開關(guān)SW7-SW0向RF中的四個(gè)通用存放器分別置入以下數(shù)據(jù)：R0=OFH，R1=0

13、F0H，R2=55H，R3=0AAH。用8位數(shù)據(jù)開關(guān)向AR送入地點(diǎn)0FH，而后將R0中的數(shù)據(jù)0FH寫入雙端口儲存器中。用相同的方法，挨次將R1、R2、R3中的數(shù)據(jù)分別置入RAM的0F0H、55H、0AAH單元。分別將RAM的0AAH單元數(shù)據(jù)寫入R0，55H單元數(shù)據(jù)寫入R1，0F0H單元數(shù)據(jù)寫入R2，0FH單元數(shù)據(jù)寫入R3。而后將R0-R3中的數(shù)據(jù)讀出，考證數(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1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)通路特色和通用存放器堆的功能特征。達(dá)成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，填寫實(shí)驗(yàn)三表1、2、3。寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡述心得意會。實(shí)驗(yàn)四常例型微程序控制器構(gòu)成實(shí)驗(yàn)一、

14、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諘r(shí)序發(fā)生器的構(gòu)成原理掌握微程序控制器的構(gòu)成原理二、實(shí)驗(yàn)原理時(shí)序發(fā)生器TEC-5計(jì)算機(jī)構(gòu)成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的時(shí)序電路以以下圖。電路采納500K晶振、2片GAL22VlO、一片74LS390（分頻器），可產(chǎn)生兩級等間隔時(shí)序信號TlT4和WlW3，此中一個(gè)W由一輪TlT4循環(huán)構(gòu)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WlW3循環(huán)可供硬聯(lián)線控制器履行一條機(jī)器指令。本次實(shí)驗(yàn)不波及硬聯(lián)線控制器，所以時(shí)序產(chǎn)生器中的有關(guān)內(nèi)容也可依據(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TIT4，產(chǎn)生T信號的功能集成在左側(cè)GAL22VlO芯片中，其余它還產(chǎn)生節(jié)拍信號W1、W2、W3的控

15、制時(shí)鐘CLK1。硬聯(lián)線控制器只使用時(shí)序信號WlW3，產(chǎn)生W信號的功能集成在右側(cè)GAL22VlO芯片中。左側(cè)GAL22VlO芯片的輸入信號MF是實(shí)驗(yàn)臺上晶體振蕩器的輸出，頻次為500KHz。Tl至T4的脈沖寬度為2S。CLR#為復(fù)位信號，低有效。實(shí)驗(yàn)臺處于任何狀態(tài)命令CLR#=0，都會使時(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狀態(tài)，微程序地點(diǎn)為000000B。建議每次實(shí)驗(yàn)儀加電后，先用CLR#復(fù)位一次?？刂婆_上有一個(gè)CLR#按鈕，實(shí)驗(yàn)臺印制板上已連好控制臺CLR#到時(shí)序電路的連線。TJ(停機(jī))是控制器的輸出信號之一。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，假如控制信號TJ=l，會使機(jī)器停

16、機(jī)，停止發(fā)送時(shí)序脈沖TlT4、WlW3，時(shí)序停在T4。注意劃分在實(shí)驗(yàn)臺上時(shí)序信號發(fā)生器的輸入信號TJ和控制儲存器產(chǎn)生的TJ信號。QD(啟動)是來自啟動按鈕QD的脈沖信號，在GAL22VlO芯片中，對QD用MF進(jìn)行了同步，產(chǎn)生QDl和QD2。ACT表示QD1上漲沿，表達(dá)式是QD1&！QD2，脈沖寬度為2S。QDR是運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)記，QD信號使其為l，CLR#信號將其置O。DP(單拍)是來自控制臺的DP開關(guān)信號，當(dāng)DP=l時(shí)，機(jī)器處于單拍運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，按一次啟動按鈕QD，只發(fā)送一條微指令周期的時(shí)序信號就停機(jī)。利用單拍方式，每次只履行一條微指令，因此能夠觀察微指令代碼和目前微指令的履行結(jié)果。DB、SKIP、CL

17、K1信號以及WlW3時(shí)序信號都是針對硬聯(lián)線控制器的。WlW3是節(jié)拍信號，硬聯(lián)線控制器履行一條機(jī)器指令需要一組WlW3信號。DB(單步)信號就是每次發(fā)送一組W信號后停機(jī)，履行某些機(jī)器指令不需要完好的一組W信號，SKIP信號就是用來跳過本指令節(jié)余的W節(jié)拍信號的。數(shù)據(jù)通路微程序控制器是依據(jù)數(shù)據(jù)通路和指令系統(tǒng)來設(shè)計(jì)的。這里采納的數(shù)據(jù)通路綜合前面各實(shí)驗(yàn)?zāi)K。微指令格式依據(jù)給定的8條機(jī)器指令功能和數(shù)據(jù)通路整體圖的控制信號，采納的微指令格式如上圖。微指令字長31位，此中次序控制部分9位;鑒別字段3位，后繼微地點(diǎn)6位。操作控制字段22位，各位進(jìn)行直接控制。對應(yīng)微指令格式，微程序控制器的構(gòu)成以以下圖：控制器采納

18、4片E2PROM(HN58C65)構(gòu)成，HN58C65是8K*8位的，地點(diǎn)輸入端有13位(A12-A0)，實(shí)驗(yàn)中只用到A5-A0，所以A12-A6接地，實(shí)質(zhì)的使用空間為64字節(jié)。微地點(diǎn)存放器AR共6位，用一片8D觸發(fā)器74LS174構(gòu)成，帶有異步清零端。兩級與，或門構(gòu)成微地點(diǎn)轉(zhuǎn)移邏輯，用于產(chǎn)生下一微指令地點(diǎn)。在每一個(gè)T1的上漲沿，新的微指令地點(diǎn)打入微地點(diǎn)存放器中，控制儲存器隨即輸出該條微指令的控制信號。微地點(diǎn)轉(zhuǎn)移邏輯生成下一微地點(diǎn)，等到下一個(gè)T1上漲沿，將其打入微地點(diǎn)存放器中。微地點(diǎn)轉(zhuǎn)移邏輯的多個(gè)輸入信號中，SWC、SWB、SWA是控制臺指令的定義開關(guān)，他們用來決定控制臺指令微程序的分支。C是

19、進(jìn)位信號，IR7-IR4是機(jī)器指令的操作碼字段，依據(jù)他們的值來控制微程序轉(zhuǎn)向某個(gè)特定的分支。機(jī)器指令與微程序?yàn)楹唵瘟巳?，本?shí)驗(yàn)儀使用8條機(jī)器指令，均為單字長(8位)指令。指令功能及格式以下表所示。指令的高4位（IR7-IR4）是操作碼，供應(yīng)給微程序控制器，低4位供應(yīng)給數(shù)據(jù)通路。上述8條指令的微程序流程設(shè)計(jì)以以下圖。每條微指令可按前述的微指令格式變換成二進(jìn)制代碼，而后寫入控存中?？刂婆_指令和機(jī)器指令微指令代碼表以下：為了向RAM和存放儲器堆中裝入程序和數(shù)據(jù)，檢查寫入能否正確，并能啟動程序履行，還設(shè)計(jì)了以下五個(gè)控制臺操作微程序：（DP=0，DB=0）啟動程序(PR)：按下復(fù)位按鈕CLR#后，置SW

20、C=O，SWB=O，SWA=0，用數(shù)據(jù)開關(guān)SW7SWO設(shè)置內(nèi)存中程序的首地點(diǎn)，按QD按鈕后，啟動程序運(yùn)轉(zhuǎn)。寫儲存器(WRM)：按下復(fù)位按鈕CLR#后，微地點(diǎn)存放器狀態(tài)為全零。此時(shí)置SWC=O，SWB=0，SWA=1。在SW7-SW0中置好儲存器地點(diǎn)，按QD啟動按鈕將此地點(diǎn)打入AR。在SW7-SW0中置好數(shù)據(jù)，按QD啟動按鈕將此數(shù)據(jù)寫入AR指定的儲存器單元，這時(shí)AR+1。重復(fù)，直到按復(fù)位鍵CLR#為止。這樣就實(shí)現(xiàn)了對RAM的連續(xù)進(jìn)行手動寫入。讀儲存器(RRM)：按下復(fù)位按鈕CLR#后，置SWC=O，SWB=1，SWA=0。在SW7-SW0中置好儲存器地點(diǎn)，按QD啟動按鈕將此地點(diǎn)打入AR，RAM中

21、此地點(diǎn)單元的內(nèi)容讀至DBUS顯示。按QD按鈕，這時(shí)AR+1，RAM中新地點(diǎn)單元的內(nèi)容讀至DBUS顯示。重復(fù)，直到按復(fù)位鍵CLR#為止。這樣就實(shí)現(xiàn)了對RAM的連續(xù)讀出顯示。存放器寫操作(WRF)：按下復(fù)位按鈕CLR樣后，置SWC=O，SWB=l，SWA=l。在SW7-SW0中置好儲存器地點(diǎn)，按QD啟動按鈕將此地點(diǎn)打入AR存放器和PC計(jì)數(shù)器。在SW1、SW0置好存放器選擇信號WR1、WR0，按QD啟動按鈕，經(jīng)過雙端口儲存器的右端口將WR1、WR0（即SW1、SW0）送到指令存放器IR的低2位。在SW7-SW0中置好要寫入存放器的數(shù)據(jù)，按QD啟動按鈕將此數(shù)據(jù)寫入由WR1、WR0指定的存放器。重復(fù)，直

22、到按復(fù)位鍵CLR#為止。存放器讀操作(RRF)：按下復(fù)位按鈕CLR#后，置SWC=l，SWB=O，SWA=O。在SW7-SW0中置好儲存器地點(diǎn)，按QD啟動按鈕將此地點(diǎn)打入AR存放器和PC計(jì)數(shù)器。在SW3、SW2置好存放器選擇信號RS1、RS0，按QD啟動按鈕，經(jīng)過雙端口儲存器的右端口將RS1、RS0（即SW3、SW2）送到指令存放器IR的第3、2位。RS1、RS0選中的存放器數(shù)據(jù)讀出到DBUS上顯示出來。重復(fù)，直到按復(fù)位鍵CLR#為止。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)按實(shí)驗(yàn)要求，連結(jié)實(shí)驗(yàn)臺的電平開關(guān)K0-K15，時(shí)鐘信號源和微程序控制器。連結(jié)達(dá)成后應(yīng)仔細(xì)檢查一遍，而后才能夠加上電源?？刂破鰿IR4IR5IR6IR

23、7模擬開關(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,不可以接輸入信號),千萬不要接錯(cuò)。注意：本次實(shí)驗(yàn)只做微程序控制器自己的實(shí)驗(yàn)，故微程序控制器輸出的微命令信號與履行零件(數(shù)據(jù)通路)的連線不連結(jié)。熟習(xí)微指令格式的定義，按此定義將微程序流程圖所示的所有微程序變換成二進(jìn)制代碼，并列表登記。此表請?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)達(dá)成?？刂婆_操作的功能由SWC、SWB、SWA三個(gè)二進(jìn)制開關(guān)的狀態(tài)配合P0判斷來決定。用單拍(DP)方式履行控制臺操作微程序，觀察鑒別字段和微地點(diǎn)指示燈的顯示，追蹤微指令的履行狀況，并與上表數(shù)據(jù)比較。深刻理解0FH微指令

24、的功能和P1測試狀態(tài)條件(IR7-IR4)，用二進(jìn)制開關(guān)設(shè)置IR7-IR4的不一樣狀態(tài)，觀察ADD至OUT八條機(jī)器指令對應(yīng)微程序的微命令信號，特別是微地點(diǎn)轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)，并與上邊表格進(jìn)行比較。四、實(shí)驗(yàn)要求l.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，并列好所有表格數(shù)據(jù)和理論分析值。依據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)所提的要求，實(shí)驗(yàn)填寫好實(shí)驗(yàn)四表2、實(shí)驗(yàn)四表3。寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡述心得意會。實(shí)驗(yàn)五CPU構(gòu)成與機(jī)器指令履行周期實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶⑽⒊绦蚩刂破魍男辛慵?整個(gè)數(shù)據(jù)通路)聯(lián)機(jī)，構(gòu)成一臺模型計(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)通路經(jīng)過TEC-5履行由8條機(jī)器指

25、令構(gòu)成的簡單程序，掌握機(jī)器指令與微指令的關(guān)系，堅(jiān)固成立計(jì)算機(jī)的整機(jī)看法二、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，包含運(yùn)算器、儲存器、通用存放器堆、程序計(jì)數(shù)器、指令存放器、微程序控制器等，將幾個(gè)模塊組合成為一臺簡單計(jì)算機(jī)。所以，在基本實(shí)驗(yàn)中，這是最復(fù)雜的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，也是最能獲取收獲的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在前面的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者自己作為“控制器”，達(dá)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達(dá)成。cpu從內(nèi)存拿出一條機(jī)器指令到履行指令結(jié)束的一個(gè)機(jī)器指令周期，是由微指令構(gòu)成的序列來達(dá)成的，即一條機(jī)器指令對應(yīng)一個(gè)微程序。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)對下邊機(jī)器指令構(gòu)成的簡單程序進(jìn)行譯碼。將程序按機(jī)器指

26、令格式手工匯編成二進(jìn)制機(jī)器代碼，填寫實(shí)驗(yàn)五表1，此項(xiàng)任務(wù)請?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)達(dá)成。ADDR1，R0JCR3STAR1，R2LDAR2，R2ANDR2，R0SUBR2，R3OUTR2STP參照前面實(shí)驗(yàn)電路達(dá)成連線，工作量大體是：控制臺、時(shí)序零件、數(shù)據(jù)通路和微程序控制器之間的連線?？刂破魇强刂屏慵?，數(shù)據(jù)通路是履行零件，時(shí)序發(fā)生器是時(shí)序零件。注意通用存放器堆RF的RD1、RD0、RS1、RS0、WR1、WR0與IR3-IR0間的連線?？刂破?、時(shí)序零件和數(shù)據(jù)通路之間的連結(jié)QD,DP,DB,CLR#TJT1T4T1T4SW_BUS#,LDDR1,CEL#IR7IR4，C接線表：控制器LDIRPC+1LDPC#AR

27、+1LADR#LDDR1LDDR2LDRi數(shù)據(jù)通路LDIRPC+1LDPC#AR+1LADR#LDDR1LDDR2LDRi控制器SW_BUS#Rs_BUS#ALU_BUS#RAM_BUS#CER#CEL#數(shù)據(jù)通路SW_BUS#Rs_BUS#ALU_BUS#RAM_BUS#CER#CEL#控制器LR/W#Cn#MS0S1S2S3數(shù)據(jù)通路LR/W#Cn#MS0S1S2S3控制器進(jìn)位CIR7IR6IR5IR4數(shù)據(jù)通路進(jìn)位CIR7IR6IR5IR4數(shù)據(jù)通路IR3IR2IR1IR0IR1IR0數(shù)據(jù)通路RS1RS0RD1RD0WR1WR0再把控制器的TJ連結(jié)聯(lián)接時(shí)序電路的TJ，一共接線33條。接好線后，將

28、編程開關(guān)撥到正常地點(diǎn)，合上電源，按CLR#按鈕，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指令存入內(nèi)存中，并依據(jù)程序的需要，用數(shù)碼開關(guān)SW7-SW0設(shè)置通用存放器的數(shù)據(jù)。注意：因?yàn)樵O(shè)置通用存放器時(shí)會損壞儲存單元的數(shù)據(jù)，所以應(yīng)先設(shè)置存放器中的數(shù)據(jù)，在設(shè)置儲存器中的程序和數(shù)據(jù)。要求使用兩組存放器數(shù)據(jù)，一組存放器數(shù)據(jù)在履行ADDR1，R0指令時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位（R0=86H、R1=88H、R2=10H、R3=07H，(10H)=55H），一組存放器數(shù)據(jù)在履行ADDR1，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一

29、樣履行流程。用單拍(DP)方式履行一遍程序，記錄最后獲取的四個(gè)存放器的數(shù)據(jù)，以及由STA指令存入RAM中的數(shù)據(jù)，與理論分析值比較。履行時(shí)注意觀察各個(gè)指示燈的顯示，以追蹤程序履行的詳盡過程(可觀察到每一條微指令的履行過程)。用連續(xù)方式再履行程序。這類狀況相當(dāng)于計(jì)算機(jī)正常的工作。程序履行到STP指令后自動停機(jī)。讀出存放器中的運(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)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)所概要求，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前先列好必需的表格、數(shù)據(jù)和理論分析值，以便與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比較。并依據(jù)任務(wù)1要求填寫實(shí)驗(yàn)五表1。運(yùn)用控制臺命令寫存放器WRF、讀存放器RRF、寫儲存器WRM、讀儲存器RRM達(dá)成實(shí)驗(yàn)任務(wù)3（詳盡步驟見

30、實(shí)驗(yàn)四說明），并在此基礎(chǔ)上單步、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)程序達(dá)成實(shí)驗(yàn)任務(wù)4、5，按要求填寫實(shí)驗(yàn)五表2、3。3寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡述心得意會。實(shí)驗(yàn)一表1：將34H、21H、52H、65H分別寫入通用存放器R0-R3；讀出R0-R3的內(nèi)容，在DBUS上顯示出來（DP=1，DB=0）數(shù)據(jù)通路信號與電平信號開關(guān)的連結(jié)序SW7-WR0WR1RS0RS1SW_RS_LDRiQD功能號SW0BUS#BUS#K0K1K2K3K4K5K6134H0001134HR0(R0=34H)234讀出通用存放器組RF的內(nèi)容（R0-R3）500100DBUS指示燈顯示R0=678實(shí)驗(yàn)一表2：經(jīng)過R0向DR2寫入0AAH，經(jīng)過R1

31、向DR1寫入55H，考證運(yùn)算器的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（DP=1，DB=0）1）向R0寫入0AAH，向R1寫入55H數(shù)據(jù)通路信號與電平信號開關(guān)的連結(jié)序SW7-SW_ALU_功能號WR0WR1BUS#LDRiQDSW0BUS#12（2）將R0寫入DR2，將R1寫入DR1數(shù)據(jù)通路信號與電平信號開關(guān)的連結(jié)序QD功能RD0RD1RS0RS1LDR1LDR2LDRi號1（3）考證運(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工作方式輸當(dāng)選

32、擇邏輯運(yùn)算（M=H，Cn#=1）算術(shù)運(yùn)算（M=L，Cn#=1）S3S2S1S0運(yùn)算種類運(yùn)算結(jié)果進(jìn)位C運(yùn)算種類運(yùn)算結(jié)果進(jìn)位C0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111實(shí)驗(yàn)二表1：向儲存器的00H、10H、20H、30H和40H單元挨次寫入00H、10H、20H、30H和40H（DP=1，DB=0）序號12345678910數(shù)據(jù)通路信號與電平信號開關(guān)的連結(jié)SW7-RAM_SW_功能LDAR#LDPC#CEL#LR/W#CER#QDSW0BUS#BUS#00HAR00H(00H)實(shí)驗(yàn)二表2：利用左端口挨次將以前寫入

33、的5個(gè)數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)通路信號與電平信號開關(guān)的連結(jié)序SW7-RAM_SW_功能號LDAR#LDPC#CEL#LR/W#CER#QDSW0BUS#BUS#100HAR2DBUS=00H345678910實(shí)驗(yàn)二表3：利用右端口挨次將以前寫入的5個(gè)數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)通路信號與電平信號開關(guān)的連結(jié)序SW7-RAM_SW_功能號LDAR#LDPC#CEL#LR/W#CER#QDSW0BUS#BUS#100HPC2IBUS=00H345678910實(shí)驗(yàn)三表1：將0FH、0F0H、55H、0AAH分別寫入通用存放器R0、R1、R2、R3數(shù)據(jù)通路信號與電平信號開關(guān)的連結(jié)序SWRS_SW_ALU_RAM_QD功能號RS0R

34、S1RD0RD1WR0WR1LDRiLDDR1LR/W#CEL#LDAR#BUS#BUS#BUS#BUS#10FHR0234考證數(shù)據(jù)能否寫入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：將存放器R0、R1、R2、R3的數(shù)據(jù)經(jīng)過ALU讀出后，寫入RAM的0FH、F0H、55H、AAH地點(diǎn)單元數(shù)據(jù)通路信號與電平信號開關(guān)的連結(jié)序SWRS_SW_ALU_RAM_QD功能號RS0RS1RD0RD1WR0WR1LDRiLDDR1LR/W#CEL#LDAR#BUS#BUS#BUS#BUS#10FHAR20FHDBUS30FH(0FH)456789101112實(shí)驗(yàn)三表3：將儲

35、存器的AAH、55H、F0H、0FH地點(diǎn)單元的數(shù)據(jù)傳遞到存放器R0、R1、R2、R3并考證結(jié)果數(shù)據(jù)通路信號與電平信號開關(guān)的連結(jié)序SWRS_SW_ALU_RAM_QD功能號RS0RS1RD0RD1WR0WR1LDRiLDDR1LR/W#CEL#LDAR#BUS#BUS#BUS#BUS#1AAHAR2(AAH)R0345678考證從儲存器送入存放器的數(shù)據(jù)9R0=10R1=11R2=12R3=實(shí)驗(yàn)四表1：依據(jù)微指令格式的定義，將微程序流程圖中的所有微指令變?yōu)槎M(jìn)制代碼，填入控存代碼表（請?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)達(dá)成）微地點(diǎn)CM3CM2CM1CM0微地點(diǎn)CM3CM2CM1CM000000000481001110212

36、03130414051506160717081809190A1A0B1B0C1C0D1D0E1E0F1F實(shí)驗(yàn)四表2：控制臺操作命令微指令（置DP=1，DB=0，時(shí)序電路的TJ、SKIP為地GND）操作名稱CLR#QD微指令地點(diǎn)微指令代碼功能A5-A0CM3CM2CM1CM0SWCSWBSWA00H00000048復(fù)位，讀操作臺命令寫儲存器WRMSWCSWBSWA001讀儲存器RRMSWCSWBSWA寫存放器WRFSWCSWBSWA讀存放器RRFSWCSWBSWA啟動程序PRSWCSWBSWA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、SK

37、IP為地GND）機(jī)器指令CLR#微指令地點(diǎn)微指令代碼功能IR7IR6IR5QDCM3CM2CM1CM0IR4A5-A000H00000048復(fù)位，讀操作臺命令A(yù)DDIR7IR6IR5IR40000SUBIR7IR6IR5IR4ANDIR7IR6IR5IR4STAIR7IR6IR5IR4續(xù)上表機(jī)器指令微指令地點(diǎn)微指令代碼CLR#QDA5-A0功能IR7IR6IR5IR4CM3CM2CM1CM0LDAIR7IR6IR5IR4JCIR7IR6IR5IR4STPIR7IR6IR5IR4OUTIR7IR6IR5IR4實(shí)驗(yàn)五表1：將8條指令構(gòu)成的簡單程序依據(jù)指令格式匯編成機(jī)器代碼(請?jiān)陬A(yù)習(xí)時(shí)達(dá)成)內(nèi)存地點(diǎn)

38、機(jī)器指令機(jī)器代碼機(jī)器代碼指令功能（十六進(jìn)制）（二進(jìn)制表示）00HADDR1，R001HJCR302HSTAR1，R203HLDAR2，R204HANDR2，R005HSUBR2，R306HOUTR207HSTP實(shí)驗(yàn)五表2：運(yùn)用控制臺命令將程序代碼存入內(nèi)存，將程序運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)用到的數(shù)據(jù)存入存放器，單步及連續(xù)履行。（1）向存放器寫入R0=35H，R1=43H，R2=10H，R3=07H，并考證能否正確（DP=0，DB=0，SWC=0，SWB=1，SWA=1）序號SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW0QD功能111111111用不常用的地點(diǎn)（如FF）寫入AR、PC2指定存放器號R0，寫入指令存放器IR3第一個(gè)數(shù)值寫入IR指定的R0存放器456789使用讀存放器控制臺命令RRF，考證寫入通用存放器的數(shù)據(jù)能否正確。（DP