計算機組成原理與系統(tǒng)結構實驗教程

第1章教學實驗系統(tǒng)認識

一.系統(tǒng)功能及特點

計算機組成原理與系統(tǒng)結構教學實驗系統(tǒng)是西安唐都科教儀器公司推出的一套高效的、開

放性的教學實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過對多種原理性計算機的設計、實現(xiàn)和調試來高效率地支

持“計算機組成原理”和“計算機系統(tǒng)結構”等課程的開放式實驗教學，為高校各個教學層次的計

算機原理教學提供了完善的解決方案。

系統(tǒng)有如下功能特點：

1.結構清晰的單元式實驗電路，可構造出不同結構及復雜程度的原理性計算機系統(tǒng)采用

部件單元式結構，包括運算器及數(shù)據(jù)通路、存儲器、控制器、信號及時序控制、內總線、外總

線、外圍接口及輸入輸出設備、大規(guī)模可編程邏輯器件等計算機部件的單元電路，用戶可使用

排線連接方式或計算機電子自動邏輯設計方式，根據(jù)自己所設計的模型計算機結構方案，來構

造出不同結構及復雜程度的原理性計算機，使學生能夠對計算機組成結構有清楚的認識和理

解。

2.對實驗設計具有完全的開放性，增強學生綜合設計能力

系統(tǒng)所具有的軟硬件結構對用戶的實驗設計具有完全的開放性，其數(shù)據(jù)線、地址線、控制

線都由用戶來操作連接，系統(tǒng)中的運算器結構、控制器結構及微程序指令的格式及定義均可由

用戶根據(jù)教學需要來做靈活改變或重新設計。這對于用戶自行設計各種結構及不同復雜程度的

模型計算機提供了強大的軟硬件操作平臺，從而避免了單純驗證性的實驗模式，極大提高了學

生計算機系統(tǒng)的綜合設計能力。

3.通用邏輯器件和大規(guī)模可編程邏輯器件相結合，可面向不同層次的學生

系統(tǒng)采用通用邏輯器件和大規(guī)模可編程邏輯器件并用的方式，既能給熟練掌握復雜邏輯系

統(tǒng)設計的學生提供高檔的實驗平臺，又能對不熟悉這些內容的學生提供易操作的實驗平臺。符

合循序漸進、先基礎后提高的教學原則。

4.具有實時調試功能的圖形方式操作界面，也可用于多媒體輔助教學

系統(tǒng)具有與PC微機聯(lián)機實時調試的功能，提供了圖形方式的調試界面，在調試過程中可

動態(tài)實時顯示模型計算機各部件之間的數(shù)據(jù)傳送以及各部件和總線上的所有信息。這種圖形調

試界面也可用于多媒體輔助教學，從而獲得極佳的教學效果。

5.多種輸入輸出方式及邏輯信號測量功能，實驗操作及觀察更容易

系統(tǒng)提供多種輸入輸出方式。通過RS-232串口與PC微機聯(lián)機，可在PC機上進行編程并

向系統(tǒng)裝載實驗程序，在圖形界面下進行動態(tài)調試及運行。另外還具有兩路邏輯信號測量平臺，

可在PC機上看到信號測量波形；如單獨使用本系統(tǒng)，則可通過開關及LED以二進制碼形式進

行編程、顯示及調試運行。

6.實驗電路的實時在線檢測功能，便于檢查接線錯誤

系統(tǒng)具有實驗電路檢測功能，通過人機交互方式可實時在線檢測各實驗單元電路的

好壞以及模型機實驗線路連接是否正確。

二.系統(tǒng)與PC聯(lián)機說明

實驗系統(tǒng)安裝有一個標準的DB型9針RS-232c串口插座，使用配套的串行通訊電纜分別

插在實驗系統(tǒng)及PC微機的串口，即可實現(xiàn)系統(tǒng)與PC的聯(lián)機操作。系統(tǒng)配套的集成操作軟件具

有專為聯(lián)機操而開發(fā)的圖形方式操作界面，其操作簡便、直觀且具有動態(tài)調試功能，可以完全

根據(jù)實驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通路圖來實時、動態(tài)的顯示用戶設計的實驗數(shù)據(jù)流的流向、數(shù)據(jù)值、控制

線和各單元的內容。

本系統(tǒng)軟件是通過PC機串行口向實驗系統(tǒng)上的單片機控制單元發(fā)送指令，由實驗系統(tǒng)的

單片機直接對程序存儲器、微程序控制器進行讀寫，控制單拍或單步微程序、單步機器指令和

程序連續(xù)運行等操作，實時監(jiān)測各數(shù)據(jù)流和控制流的情況，從而實現(xiàn)實時動態(tài)圖形方式下的系

三.軟件的安裝與卸載

軟件運行環(huán)境

操作系統(tǒng)：中英文Windows95/98/2000/NT/ME

最低配置：

CPU:奔騰133Mhz

內存：16MB

顯示卡：標準VGA,256色顯示模式以上

硬盤：15MB以上

驅動器：2X倍速CD-ROM以上

其它設備：鼠標器

建議配置：

CPU:奔騰166或更高

內存：16MB以上

顯示卡：SVGA,16K色以上顯示模式，分辨率800X60()。

其它設備同“最低配置”

安裝軟件

安裝操作如下:

可以通過“資源管理器”，找到光盤驅動器本軟件安裝目錄下的Setup.EXE,雙擊執(zhí)行它，按

屏幕提示進行安裝操作。

'TDN-CM++1.03(W)”安裝成功后，在“開始”的“程序”里將出現(xiàn)“CMPP”程序組，點擊

“CMPP”即可執(zhí)行程序。

啟動軟件

軟件的啟動方式有三種：

用戶可以在【開始】/【程序】菜單中單擊“CMPP”的程序組啟動。

用戶也可以在【開始】/【程序】/【啟動】菜單中啟動“CMPP”。用戶在安裝

叮DN-CM++103(W)”以后桌面上自動出現(xiàn)“CMPP”快捷鍵，用戶直接在桌面上雙擊

快捷鍵就可以啟動該程序組。

卸載軟件

聯(lián)機軟件提供了自卸載功能，使您可以方便地刪除叮DN-CM++1.03(W)”的所有文件、程序

組或快捷方式。單擊【開始】/【程序】打開“CMPP”的程序組，然后運行“卸載”項，就可執(zhí)行

卸載功能，按照屏幕提示操作即可以安全、快速地刪除“TDN-CM++1.03(W)”。

四.功能介紹

(一)界面窗口介紹

主界面主要分為三部分：指令區(qū)、輸出區(qū)和圖形區(qū)，下面分別加以介紹。

指令區(qū)：

分為兩部分，即機器指令區(qū)和微指令區(qū)，在指令區(qū)的下方有兩個Tab按鈕，您可以通過按

鈕在兩者之間來回切換。

機器指令區(qū)：分為兩列，第一列為下位機主存地址(00-FF,共256個單元)，第二列為

每一地址中所對應的數(shù)值。如果串口通訊正常且系統(tǒng)不忙(即串口沒有被占用)，您可以直接

修改指定單元的內容，方法是用鼠標單擊要修改單元的數(shù)據(jù)，此單元格會變成一個編輯框，等

待您輸入，該編輯框只接收兩位合法的16進制數(shù)(請注意：非16進制數(shù)不認)，如果輸入正

確，您可以按回車鍵確認，或用鼠標點擊別的區(qū)域，這樣就完成了修改工作。如果想要結束修

改，您可以按下ESC鍵，編輯框就會自動消失，恢復顯示原來的值。一旦編輯框出現(xiàn)，您可以通

過上下鍵讓編輯框上下移動，從而選中需要修改的地址單元。如果輸入不正確，如輸入少于2個

字符，則不進行修改。

微指令區(qū)：分為兩列，第一列為下位機微控器地址（00-3F,共64個單元），第二列為

每一地址中所對應的微指令，共6字節(jié)，對應微控器的微指令24位。如果串口通訊正常且系

統(tǒng)不忙（即串口沒有被占用），您可以直接修改指定單元的內容，方法是用鼠標單擊要修改單

元的數(shù)據(jù)，此單元格會變成一個編輯框，等待您輸入，該編輯框只接收6位合法的16進制數(shù)

（請注意：非16進制數(shù)不認），如果輸入正確，您可以按回車鍵確認，或用鼠標點擊別的區(qū)

域，這樣就完成了修改工作。如果想要結束修改，您可以按下ESC鍵，編輯框就會自動消失。

一旦編輯框出現(xiàn)，您可以通過上下鍵讓編輯框上下移動，從而選中需要修改的地址單元。如果

輸入不正確，如輸入少于6個字符，則不進行修改。

輸出區(qū)：

分為三頁：輸出頁、測試頁和結果頁。

輸出頁：在打開復雜模型機數(shù)據(jù)通路圖或重疊模型機數(shù)據(jù)通路圖，并運行程序時用來顯示

下條將要執(zhí)行的24位微碼及其微地址，這是和下位機一起實時變動的。

測試頁：在您進行復雜模型機系統(tǒng)測試時為您提供信息。顯示當前下位機正在測試的單元

及測試結果。

結果頁：基本上是一個公共區(qū)域，用來顯示一些提示信息或一些錯誤信息，如RISC模型

機中，如果上位機檢測到下位機運行有誤，就會在這一區(qū)域加以顯示，為您提供信息。保存或

裝載程序時也會在這一區(qū)域為您提供一些提示信息。

圖形區(qū)：

這一區(qū)域是您操作的主要區(qū)域，您可以在此區(qū)域編輯相應的指令，可以顯示各個模型機的

數(shù)據(jù)通路圖，可以打開示波器界面等。

（二）功能菜單介紹

1.文件菜單項：文件菜單提供了以下命令：

新建建立一個新文檔。

打開打開一個現(xiàn)存文檔。

關閉關閉一個打開的文檔。

保存用同樣的文件名保存一個打開的文檔。

另存為用指定的文件名保存一個打開的文檔。

打印打印一個文檔。

打印預覽在屏幕上按被打印出的格式顯示文檔。打印設置選擇一個打印機以及打印機連接。

退出退出CMPP。

①.新建（N）:用此命令在CMPP中建立一個新文檔。在文件新建對話框中選擇您所

要建立的新文件的類型。

□新建國）Ctrl+N

言打開?）…Ctrl+0

關閉?

y保存⑤）Ctrl+S

另存為通）…

昌打印9…Ctrl+P

打印預覽W）

打印設置⑥…

1E:\T?st\...\Sample\CMPPl.txt

2E：\Test\...\Save\cmpp.txt

3E:\Twst\CMPP\Debug\Save\l.txt

4E:\TwstA...\Debug\Save\Ex3.txt

退出GO

②.打開（Q）

用此命令在一個新的窗口中打開一個現(xiàn)存的文檔。您可同時打開多個文檔。您可用窗口菜

單在多個打開的文檔中切換。

③.關閉（C）

用此命令來關閉包含活動文檔的所有窗口。CMPP會建議您在關閉文檔之前保存對您的文

檔所做的改動。如果您沒有保存而關閉了一個文檔，您將會失去自從您最后一次保存以來所做

的所有改動。在關閉一無標題的文檔之前，CMPP會顯示另存為對話框，建議您命名和保存文

檔。

④.保存（S）

用此命令將活動文檔保存到它的當前的文件名和目錄下。當您第一次保存文檔時，CMPP

顯示另存為對話框以便您命名您的文檔。如果在保存之前，您想改變當前文檔的文件名和目錄,

您可選用另存為命令。

⑤.另存為（A）…

用此命令來保存并命名活動文檔。CMPP會顯示另存為對話框以便您命名您的文檔。

⑥.打?。≒）…

用此命令來打印一個文檔。在此命令提供的打印對話

框中，您可以指明要打印的頁數(shù)范圍、副本數(shù)、目標打印

機，以及其它打印機設置選項。⑦.打印預覽（V）用此

命令按要打印的格式顯示活動文檔。當您選擇此命令時，

主窗口就會被一個打印預

覽窗口所取代。這個窗口可以按它們被打印時的格式顯示一頁或兩頁。打印預覽工具欄提供選

項使您可選擇一次查看一頁或兩頁，在文檔中前后移動，放大和縮小頁面，以及開始一個打印

作業(yè)。

⑧.打印設置（R）…用此命令來選擇一臺打印

機和一個打印機連接。在此命令提供的打印設置

對話框中，您可以指定打印機及其連接。⑨.最

近使用文件

您可以通過此列表，直接打開最近打開過的文件，共四個。⑩.退出（X）用此命令來結束您

CMPP的運行階段。您也可使用在應用程序控制菜單上的關閉命令。

2.輯菜單項：編輯菜單提供了以下命令：

撤消撤消先前的編輯操作。

剪切從文檔中刪除數(shù)據(jù)并將其移到剪貼板上。

復制從文檔中將數(shù)據(jù)復制到剪貼板上。

粘貼從剪貼板上將數(shù)據(jù)粘貼到文檔中。

撤銷（U）Ctrl+Z

剪切（T）Ctrl+X

電復制?Ctrl+C

(g粘貼9Ctrl+V

①.撤消（W如果可能的話，可用此命令來撤消上一步編輯操作。該命令名會根據(jù)您所

執(zhí)行的上一步

操作而變化。如果您無法撤消上一步操作，菜單上的撤消命令會變成‘無法撤消②.剪切Q）

用此命令將當前被選取的數(shù)據(jù)從文檔中刪除并放置于剪貼板上。如當前沒有數(shù)據(jù)被選取

時，此命令則不可用。③.復制（C）用此命令將被選取的數(shù)據(jù)復制到剪切板上。如當前無數(shù)

據(jù)被選取時，此命令則不可用。④.粘貼（R）用此命令將剪貼板上內容的一個副本插入

到插入點處。如剪貼板是空的，此命令則不可

用。

3.查看菜單項：查看菜單提供了以下命令：工具欄顯示或隱藏工具欄。狀態(tài)欄顯示或隱藏

狀態(tài)欄。

工具欄復）＞[7標準工具欄Q）

日狀態(tài)欄⑤）叵指令區(qū)世）

輸出區(qū)地）

hn宸

自定義（￡）...

①.工具欄（工）

a.標準工具欄（I）

用此命令可顯示和隱藏標準工具欄。標準工具欄包括了CMPP中一些最普通命令的按鈕,

如文件打開。在工具欄被顯示時，一個打勾記號出現(xiàn)在該菜單項目的旁邊。

b.指令區(qū)（亞）用此命令可顯示和隱藏指令區(qū)。

c.輸出區(qū)（Q）用此命令可顯示和隱藏輸出區(qū)。

d.自定義（C）見自定義項。②.狀態(tài)欄（S）此命令可用來顯示和隱藏狀態(tài)欄。狀態(tài)欄

描述了被選取的菜單項目或被按下的工具欄按

鈕，以及鍵盤的鎖定狀態(tài)將要執(zhí)行的操作。當狀態(tài)欄被顯示時，在菜單項目的旁邊會出現(xiàn)一個

打勾記號。

4.端口菜單項：端口菜單提供了以下命令：端口1選擇1號串口進行聯(lián)機。端口2選擇2號

串口進行聯(lián)機。端口測試對當前選擇的串口進行聯(lián)機測試。

口端口1（1）

端口2②

端口測試

①.端口1（1）

此命令用來選擇串口1進行聯(lián)機通訊，該命令會對串口1進行初始化操作，并進行聯(lián)機測

試，報告測試結果，如果聯(lián)機成功，則會將指令區(qū)初始化。

②.端口2（2）

此命令用來選擇串口2進行聯(lián)機通訊，該命令會對串口2進行初始化操作，并進行聯(lián)機測

武，報告測試結果，如果聯(lián)機成功，則會將指令區(qū)初始化。

③.端口測試

此命令用來對當前選擇的串口進行聯(lián)機通訊測試，并報告測試結果，只測一次，如果聯(lián)機

成功，則會將指令區(qū)初始化。

5.轉儲菜單項：轉儲菜單提供了以下命令：保存將下位機中指令數(shù)據(jù)保存到上位機。裝載

將上位機中指令數(shù)據(jù)裝載到下位機。

□保存⑤）

@裝載?

①.保存（S）此命令將下位機中（主存，微控器）的

數(shù)據(jù)保存到上位機中，您選擇該命令會彈出一個保存對

話框，如下圖：

可以選擇保存機器指令，此時首尾地址輸入框將會變亮，否則首尾地址輸入框將會變灰，

在允許輸入的情況下您可以指定需要保存的首尾地址，微指令也是如此。保存的數(shù)據(jù)以固定格

式存入*.TXT格式的文件中，文件的路徑由您指定。機器指令格式為：$POOFF,卻”為標記號，“P”

代表機器指令，“00”為機器指令的地址，“FF”為該地址中的數(shù)據(jù)。微指令格式為：

$M00AA77FF,“$”為標記號，“M”代表微指令，“00”為機器指令的地址，“AA77FF'為該地址中

的數(shù)據(jù)。

②.裝載（L）

此命令將上位機指定文件中的數(shù)據(jù)裝載到下位機中，您選擇該命令會彈出一個打開文件對

話框，如下圖：

打開

搜尋（I）.1Sample三回旦］闿南國

1

j8259.txt

2

Chd.txt

8212.txtcmpp.txt

8253.txtCMPP1.txt

8255.txtExl.txt

文件名?:I打開?）I

文件類型Q）：|文本文件件.txt）三］取消

［7以只讀方式打開電）

/

可以打開任意路徑下的*.TXT文件，如果是合法的指令文件，系統(tǒng)將把這些指令裝載到下

位機中，裝載指令時，系統(tǒng)提供了一定的檢錯功能，如果指令文件中有錯誤的指令，將會導致

系統(tǒng)退出裝載，并提示錯誤的指令行。

6.運行菜單項：運行菜單提供了以下命令:

通路圖選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)通路圖。

單節(jié)拍單節(jié)拍調試。

單周期單周期調試。

單步微指令單步微指令調試。

單步機器指令單步機器指令調試。

連續(xù)連續(xù)運行。

停止停止運行。

退出單節(jié)拍退出單節(jié)拍運行模式。

流動速度對數(shù)據(jù)通路圖中數(shù)據(jù)的流動速度進行調節(jié)。

￡3通路圖也）...F5

單節(jié)拍也）F12

ID單周期豆）

料單步微指令位）F7

乖單步機器指令（M）

!連續(xù)?

停止9

退出單節(jié)拍魚）

流動速度（L）

①.通路圖此命令用于選擇需要的數(shù)據(jù)通路圖，您選擇該命令會彈出一個數(shù)據(jù)通路圖選擇

對話框，如下圖：系統(tǒng)為您提供了四個數(shù)據(jù)通路圖，以滿足不同的實驗的需要，但是每次

只允許打開一個數(shù)據(jù)通路圖（因為數(shù)據(jù)通路圖需要占用串口）。

②.單節(jié)拍（E）此命令用于向下位機發(fā)送單節(jié)拍命令，每發(fā)一次下位機將會完成一個節(jié)

拍的工作。

③.單周期Q）此命令用于向下位機發(fā)送單周期命令，每發(fā)一次下位機將會完成一個周

期的工作。

④.單步微指令（C）此命令用于向F位機發(fā)送單步微指令命令，每發(fā)一次下位機將運行

完一條微指令。

⑤.單步機器指令（M）此命令用于向下位機發(fā)送單步機器指令命令，每發(fā)一次下位機將

會運行完一條機器指

令。

⑥.連續(xù)（R）此命令用于向下位機發(fā)送連續(xù)運行命令，一旦發(fā)下該命令，下位機將會進

入連續(xù)運行狀

態(tài)，直到您發(fā)送停止命令。

⑦.停止（S）如果您已經發(fā)送了連續(xù)運行命令，使得下位機進入連續(xù)運行狀態(tài)，那么此

命令可以使得下位機停止運行，每次都得將當前指令周期運行完成后才能停止運行。

⑧.退出單節(jié)拍（E）此命令項用于退出單節(jié)拍運行模式，如果程序運行在單節(jié)拍模式下,

是不允許用戶直接修改機器指令和微指令的，只有在其退出單節(jié)拍運行模式后才能直接修

改。其實退出單節(jié)拍模式就是將本周期運行完畢，當用戶選擇單步機器指令或是連續(xù)運行

時將會自動退出單節(jié)拍運行模式。

⑨.流動速度（L）此命令用于指定數(shù)據(jù)通路圖中數(shù)據(jù)的流動速度，您選擇該命令會彈出

一個流動速度設置對話框，如下圖：

數(shù)據(jù)流動速度設置

請您設置數(shù)據(jù)流動速度:

匕碉定回恢復回］取消國|

可以通過設置滑動塊的位置來調節(jié)數(shù)據(jù)的流動速度，按下恢復按鈕將會設置成默認值。

7.波形菜單項：波形菜單提供了以下命令:

啟動啟動示波器。

放大放大波形。

縮小縮小波形。

暫停暫停波形數(shù)據(jù)采集。

繼續(xù)繼續(xù)采集波形數(shù)據(jù)。

左移使游標左移一個單位。

右移使游標右移一個單位。

快速左移使游標左移五個單位。

快速右移使游標右移五個單位。

畫啟動?

⑨放大@）

0縮小1）

II暫停6）

繼續(xù)?

?左移d）

＞右移⑥）

＜＜快速左移

??快速右移

①.啟動（R）用此命令用來啟動CM++雙蹤邏輯示波器，下位機已啟動示波器，該命令項變灰。

②.放大（M）用此命令用來放大波形的顯示。

③.縮?。↙）用此命令用來縮小波形的顯示。

④.暫停（S）用此命令用來暫停波形數(shù)據(jù)的采集，穩(wěn)定波形的顯示，并顯示游標。

⑤.繼續(xù)（C）用此命令用來繼續(xù)采集波形數(shù)據(jù)，并使游標消失，實時顯示波形。

⑥.左移（X）在波形暫停狀態(tài)下此命令用來左移游標，每發(fā)一次該命令，游標左移一個單位。

⑦.右移（M）在波形暫停狀態(tài)下此命令用來右移游標，每發(fā)一次該命令，游標右移一個單位。

⑧.快速左移在波形暫停狀態(tài)下此命令用來快速左移游標，每發(fā)一次命令，游標左移五個單位。

⑨.快速右移在波形暫停狀態(tài)下此命令用來快速右移游標，每發(fā)一次命令，游標右移五個單位。

8.測試菜單項：測試菜單提供了以下命令。

開始：開始啟動系統(tǒng)測試。

停止：停止系統(tǒng)可試。

西開始⑤）

G停止更）

①.開始（S）如果您啟動的是復雜模型機的數(shù)據(jù)通路圖，此命令可以啟動系統(tǒng)測試，系統(tǒng)

測試將會逐單元地測試復雜模型機系統(tǒng)，并報告測試結果。

②.停止（E）如果您已啟動了系統(tǒng)測讀功能，用此命令可以停止系統(tǒng)測試。

9.窗口菜單項：窗口菜單提供了以下命令。這些命令使您能在應用程序窗口中安排多個

文檔的多個視圖：

新建窗口：建立一個查看同樣文檔的新窗口。

層疊：按重疊方式安排窗口。

平鋪：按互不重疊平鋪方式安排窗口。

安排圖標：安排已關閉窗口的圖標。轉到指定的窗口。

新建窗口也）

層受?

平鋪1）

排列圖標@）

1CMPP5

02復雜模型機數(shù)據(jù)通路圖

①.新建窗口（N）

用此命令來打開一個具有與活動的窗口相同內容的新窗口。您可同時打開數(shù)個文檔窗口以顯

示文檔的不同部分或視圖。如果您對一個窗口的內容做了改動，所有其它包含同一文檔的窗

口也會反映出這些改動。當您打開一個新的窗口，這個新窗口就成了活動的窗口并顯示于所

有其它打開窗口之上。②.層疊（C）用此命令按相互重疊形式來安排多個打開的窗口。③.平

鋪（I）用此命令按互不重疊形式來安排多個打開的窗口。④.排列圖標（A）用此命令在

主窗口的底部安排被最小化的窗口的圖標。如果在主窗口的底部有一個打開的窗口，則有可

能會看不見某些或全部圖標，因為它們在這個文檔窗口的下面。⑤.窗口選擇CMPP在窗口

菜單的底部顯示出當前打開的文檔窗口的清單。有一個打勾記號出現(xiàn)在活動的窗口的文檔名

前。從該清單中挑選一個文檔可使其窗口成為活動窗口。

10.幫助菜單項：幫助菜單提供以下的命令，為您提供使用這個應用程序的幫助：幫助主

題提供您可從其得到幫助呼主題索引。關于顯示這個應用程序的版本號。

幫助主題國）

關于@）CMPP...

①.幫助主題（H）用此命令來顯示幫助的開場屏幕。從此開場屏幕，您可跳到關于使用

CMPP的一步指令以及各種不同類型參考資料。

②.關于（A）CMPP…用此命令來顯示您的CMPP版本的版權通告和版本號碼。

11.關于自定義功能介紹

系統(tǒng)為您提供了方便的快捷鍵設置方式，您可以通過自定義的方法定做自己的操作界面。

自定義設置是一個對話框，此對話框上有幾個屬性頁，分別為：命令、工具欄、鍵盤、菜單、

選項，下面分別加以介紹。

命令屬性頁：其頁面如下：該屬性頁主要三項：類別、命令、說明。類別：列出了應用程

序所有的菜單項。

自定義?|X］

.命令.

I工具欄］鍵盤I選項］

命令⑥：

□新建曲

輯

文件(_F)一Z

?

看J\

,自打開⑼…

口(V<

>.J

熊O9\

zl關閉?

仃v

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毯(RK

l保存⑹_

試z19

(VK

口J

(T另存為⑹…

助

一(W

昌打印0>)…二|

CH一

說明:

命令：列出了選中的菜單項中所對應的菜單命令。如上圖中選中的是“文件”菜單項,

則在“命令”欄中列出了“文件”項所對應的菜單命令。說明：如果選中了一個菜單

命令，則在說明欄中注明該菜單命令的作用。工具欄屬性頁：其頁面如下：

這一屬性頁用來設置工具欄，系統(tǒng)提供了三個工具欄，您可以在此控制其顯示或隱藏。并

且，如果選中某一工具欄，可以勾上右下角的“顯示文件本(S)”，使每一按鈕下都顯示該按鈕

的名稱。

鍵盤屬性頁：其頁面如下：

該屬性頁用來設置菜單命令的快捷鍵。方法是：在“類別”欄選擇菜單項，然后在“命令”欄

選擇需設置快捷鍵的菜單命令，此時說明欄會列出該菜單命令的作用，如果該菜單命令已設置

了快捷鍵，則在“快捷鍵”欄會顯示已設置的快捷鍵。如要設置新的快捷鍵，則可在“請按新快捷

鍵”欄中鍵入新的快捷鍵，然后按下指定按鈕即可。如要刪除已有的快捷鍵，只要在“快捷鍵”欄

中選中需刪除的快捷鍵，然后按下刪除按鈕即可。

菜單屬性頁：其頁面如下:

在該屬性頁中，您可以設置程序運行時主框架的菜單，但建議用默認值，也可以設置菜

單展開時的動畫，以及是否產生菜單陰影。

選項屬性頁：其頁面如下:

該屬性頁用來設置工具欄的一些特性，如果勾上“顯示關于工具欄的提示(工)”，使鼠標在

某一按鈕上停留片刻，則會顯示該按鈕的作用提示條。如果勾上“在屏幕提示中顯示快捷方式

(K)”，則在顯示按鈕作用提示條時還會顯示該按鈕的快捷鍵。

大圖標：使工具欄按鈕顯示為大圖標。

五.實驗程序清單

在安裝程序后，系統(tǒng)會將實驗指導書中的實驗程序對應的存盤文件攙貝到安裝目錄下

\CMPP\Sample目錄中，其對應文件分別為:

EX.TXT計算機系統(tǒng)認識實驗機器指令及微指令存盤文件

EX1.TXT簡單模型機實驗機器指令及微指令存盤文件

EX2.TXT帶進位移位模型機實驗機器指令及微指令存盤文件

EX3.TXT復雜模型機實驗機器指令及微指令存盤文件

8255.TXT擴展8255實驗機器指令及微指令存盤文件

8253.TXT擴展8253實驗機器指令及微指令存盤文件

8259.TXT具有中斷處理功能模型機實驗機器指令及微指令存盤文件

RISC.TXT基于RISC處理器構成的模型機機器指令存盤文件

CHD.TXT基于重疊技術構成的模型機實驗機器指令及微指令存盤文件

LSH.TXT基于流水技術構成的模型機實驗機器指令存盤文件

對于實驗中的所有CPLD應用實驗的源程序也都安裝于\CMPP\CPLD目錄中，其對

應

文件目錄分別為：ALU_ABL以ABEL語言描述的并行加法器實驗ALU_P以原理

圖描述的并行加法器設計實驗MULTIPLY乘法器實驗1032FIFOFIFO實驗

COM_LOC硬布線控制器實驗BUS_CTR總線控制實驗MICROP用CPLD實

現(xiàn)模型計算機的設計實驗82598259實驗RISCRISC實驗

CHD1032重疊實驗LSH1032流水實驗

六.注意問題

在使用的過程中可能會碰到一些常見問題，現(xiàn)列出來須加以注意：

1.啟動應用程序時報告串口初始化失敗。這說明當前串口已經被別的應用程序占用，或該串口

不存在，您可以關閉占用串口的程序或換一個串口試試，如果提示問題依舊，請重新啟動計算

機再運行程序。

2.程序啟動時報告串口通訊失敗。這說明當前程序已完成對串口的初始化工作，但是上位機和

下位機的連接不正常，請確認下位機電源已經打開，串口線兩端接觸良好，上位機串口連接在

軟件設定的串口號上，一切沒問題后再進行一次串口測試，可以得到測試報告。

3.測試功能不能使用。因為系統(tǒng)測試功能只針對復雜模型機數(shù)據(jù)通路圖而言，所以只有在您打

開復雜模型機數(shù)據(jù)通路圖后才可以進行系統(tǒng)測試，系統(tǒng)測試應在下位機按實驗要求將實驗連線

連好后才進行。

4.示波器游標不能快速移動。實際上您可以通過鼠標將游標拽動任何合法的位置，當您將鼠標

光標移動到游標附近時光標會變成拽取狀，此時按下鼠標左鍵就可以拖動游標了。

5.輸出區(qū)和指令區(qū)不能相互重疊。在拖動輸出時按下Ctrl鍵，就可以將兩個區(qū)域重疊起來了。

6.單節(jié)拍運行程序之后不能修改機器指令或微指令。在單節(jié)拍運行模式下是不允許您修改機器

指令或微指令的，只有在退出單節(jié)拍模式后才能修改，退出單節(jié)拍模式就是將當前指令周期執(zhí)

行完。

7.在連續(xù)運行程序時按下停止時沒有立即停止運行。在復雜模型機通路圖中連續(xù)運行是以單步

機器為單位的，所以即使按下停止運行按鈕，系統(tǒng)也不會立即停止，而是要將當前機器指令執(zhí)

行完。在其他的通路圖中，連續(xù)運行是以指令周期為單位的，因按下停止運行按鈕后，系統(tǒng)會

將當前指令周期執(zhí)行完后才停止。

8.示波器測量波形時顯示不穩(wěn)定。在這種情況下您可以通過放大或縮小波形來加以調節(jié)，當然

最好的辦法就是暫停波形顯示，這樣顯示的波形就不會閃動。

9.做基于流水技術構成模型計算機的實驗時注意問題在做基于流水技術構成模型計算機的實驗

時，由于本實驗不需要微程序，當每次選擇流水數(shù)據(jù)通路圖時系統(tǒng)先將微程序的的OOH、OIH兩

個單元的內容改為所需要的值。而實驗中對于這兩個單元中的微程序不能隨意改變，軟件需要

使用。

第2章實驗內容

實驗1系統(tǒng)認識實驗

一.實驗目的

i.搭建并操作一個最基本的模型計算機。

2.建立對計算機組成及其原理的基本認識。

二.實驗設備

1.TDN-CM+或TDN-CM++教學實驗系統(tǒng)一套。

2.PC微機一臺。

三.實驗原理

1.一臺簡單模型計算機的結構

為了更好地理解計算機的各組成部件是如何相互配合進行工作的，我們將設計一個最基

本的模型計算機。根據(jù)前面小節(jié)的知識，我們將算術邏輯運算器、控制器、寄存器、內部總

線等部件搭接起來構成一個CPU,然后再加上存儲器、輸入設備、輸出設備即構成一臺完整

其中ALU為運算器、DR1、DR2為工作暫存器、R0為通用寄存器、AR為地址寄存器、

PC為程序計數(shù)器、IR為指令寄存器、TIME為時序發(fā)生器、MEM為程序存儲器、INPUT為

輸入設備、OUTPUT為輸出設備、MC為微程序控制器。

2.模型計算機的程序

本系統(tǒng)設計了四條指令，構成了此模型計算機的指令系統(tǒng)，即：

助記符機器指令碼說明

IN00000000INPUTfR0

ADDaddr00010000XXXXXXXXR0+[addr]->R0

OUT00100000RO—LED

JMPaddr(X)U()(X)0XXXXXXXXaddr->PC

應用該指令系統(tǒng)可以編寫一段反映計算機操作的指令序列，它們就構成了所謂的計算機

程序，并將其以二進制存放在主存儲器的連續(xù)的單元中。計算機通過連續(xù)運行該段程序，就

可以解決各種復雜的計算或是控制問題。

3.微程序Microprogram

為實現(xiàn)以上計算機程序的操作，控制器對應于每一條機器指令都需要進行一系列的微操

作來完成該機器指令的操作。一個微操作則對應一條微指令。如果控制器采用最普遍使用的

微程序控制器，則一條機器指令的操作就需要一系列微指令來完成。它們構成計算機的微程

序并且是以二進制數(shù)的形式存放在控制存儲器的存儲單元中。與以上機器指令對應的微操作

內容如表1.4-1所示。

表L4-1機器指令對應的微操作_______________________________________

機器指令助記符微操作說明

①PC傘AR,PC+1傘PC預備取指

INR0②RAMd^BUS,BUS傘IR取指

③INPUT於RO向R0中輸入一個數(shù)

①PCaAR,PC+1傘PC預備取指

②RAM命BUS,BUS命IR取指

③PCt^AR,PC+1傘PC預備取數(shù)據(jù)

ADDX,R0

④RAM傘BUS,BUS命DR2取數(shù)據(jù)送入DR2

⑤ROaDRl將R0中的數(shù)送入DR1

⑥[DR1]+[DR2]命RO兩數(shù)相加，結果送入R0

①PCtf>AR,PC+1命PC預備取指

OUTRO②RAM命BUS,BUS命IR取指

③RO^OUTPUT將結果輸出顯示

(DPC^AR,PC+I命PC預備取指

JMPOO②RAM傘BUS,BUS命IR取指

③PC傘AR,PC+1傘PC預備取數(shù)據(jù)

④RAM傘BUS,BUSd>PC取數(shù)據(jù)送入PC

四.實驗步驟

1.構造一臺模型計算機

首先，參照圖142,在教學實驗系統(tǒng)中使用連接導線（排線）將模型計算機的各個部件

連接在一起，構成一臺完整的模型計算機。連接圖中凡是標有小圓圈的連線都是需要連接導

線的，而未標小圓圈的連線是系統(tǒng)已經連接好的。

連接完成后，請仔細檢查，以保證連接的正確性。

2.我們來編寫一段簡單程序操作的例子來說明計算機工作的過程。

這個程序要執(zhí)行的功能是：

1）由輸入設備向CPU的通用寄存器R0中輸入一個數(shù)。

2）將輸入的數(shù)值與程序中的一個立即數(shù)相加。

3）將運算結果輸出到輸出設備上進行顯示。

4）跳轉返回到執(zhí)行第一條指令的狀態(tài)和位置。

完成以上指令操作的程序內容如表1.4-2所示。

表1.4-2計算目l操作程序

地址指令碼指令助記符說明

0000000000INR0INPUTSR0

ADDX,R0

RO+X傘ROX為立即操作數(shù)，存放在02

()1()2(XX)10(X)0X

單元中

0300100000OUTROR0傘OUTPUT

JMPOO00-PC

(X)l10(X)0

0405

00000000

3.模型機操作前的準備工作

使用通訊電纜將實驗系統(tǒng)的串行接口與PC微機的串行接口相連接，并將實驗系統(tǒng)的電源線

接到電源插座中。然后啟動PC微機，進入Windows系統(tǒng)，安裝本設備提供的應用軟件CMPP。

（安裝方法及軟件使用可見用戶手冊）。

BUSUNIT

B7

?

i

BO

Q

SWITCHUNIT

M24亡1

B7S3o--flSE6

iM18：SWBll--O―cn--flSWB

；AUJ3?SWALJ--O一O---tlSWA

CNMl9O------JSEI

BO

LDDRIFT-OLDDR1P(D

LDDR2LTOBLDDR2

ALU-BD-■o□ALU-BP(4)4力------□P(4)?：iii

12U--O~~O--U12

ALUUNIT

LOGUNIT

B7LDROD-LDRiLDIRH—O------------0-----------HJLDIR

!RJ1

NSUNIT

BORO-B□-RS-B

REGUNIT

M16Q

M17Lr

LDARQflLDAR

B7LOADLTLOAD

:ADJ6

PC-BQ1JPC-B

BO

LDPCD-LDPC

ADDRESSUNIT

NflCRO-CONTROLLER

AD7ADO

-O-OINPUTDEVICE

-oI-□D7

■Oa

i：SWJ3

□W/R-」DOSW-B[}

EXTBUSo

d6-—6

O7

Q6i<>-------n9LED-B□-

i??

iq-------UDOW/RD-

a-Oo-O

NRII

iIOUTPUTDEVICE

o-■o

MAINMEMB旺oo

麗:企"2系統(tǒng)認窗實驗接線圖

4.模型計算機的運行操作

1）打開實驗系統(tǒng)的電源開關,點擊圖標CMPP,運行軟件。若聯(lián)機正常后，將顯示如

圖1.4-3所示界面。

圖1.4-3聯(lián)機操作軟件主界面

2)未聯(lián)機正常，也可以進入軟件界面，但是所有的菜單里的功能全是灰色不可用(除

“文件”及“端口”菜單)，且指令區(qū)窗口中的數(shù)據(jù)也全以星號顯示。本軟件的默認串口為1

號串口，若通訊電纜連接到2號串口上，可進入“【端口】”菜單，選擇2號串口，然后進行

“【端口】-【端口測試】”，若還不正常，請確保打開系統(tǒng)電源及檢查通訊電纜的連接。具體

排除故隙見《使用手冊〉〉。

3)進入“【轉儲】-【轉載】"，選擇系統(tǒng)軟件安裝時在\CMPP\SAMPLE目錄下的一個例

程EX.TXT,點擊“打開”后即進行裝載。此文件包含有上述設計的模型機要執(zhí)行的機器指令

程序及定義該機器指令系統(tǒng)的微程序?？蓮摹啊疚募恳弧敬蜷_】”來打開此文件，可查看模

型計算機操作的程序及其微程序。其內容為：

機器指令：

SPOOOO

$P0110

$P0208

$P0320

$P0430

$P0500

微指令：

$M00018001

$M0101ED82

$M0200C048

$M0300B004

$M0401A205

$M05959A01

$M0600D181

$M()8()()1()()1

$M0901ED83

$M0A070201

$M0B01ED86

機器指令及微指令的描述格式為：

機器指令SPXXXX

匚-------機器指令代碼

-------------十六進制地址

微指令$M>￡XXXXXXX

?微指令代碼

----------------十六進制地址

4）裝載完成后，選擇“【運行】-【通路圖】-【復雜模型機】”可打開一個對應的數(shù)據(jù)通

路圖，如圖1.4-4所示：

5）在執(zhí)行指令之前，要將實驗系統(tǒng)右下角的CLR清零開關向上撥到0位再撥回1位，

以將程序計數(shù)器和微地址寄存器清為零，使得程序可從零地址開始運行。

選擇“【運行】一【單步微指令】”功能，每按動一次，系統(tǒng)運行一條微指令并在界面中

顯示動態(tài)數(shù)據(jù)流及微地址等的變化，仔細觀察運行過程，則可了解并掌握計算機的工作過程。

6）每按動一次“【運行】一【單步機器指令】"，則單步執(zhí)行一條機器指令。一條機器指

令對應一段微程序，每執(zhí)行一條微指令時，計算機同時顯示數(shù)據(jù)流，執(zhí)行完這條機器指令對

應的所有微指令后則自動停止。此時可以再繼續(xù)單步執(zhí)行下一條機器指令。

當模型計算機執(zhí)行完一條指令后，PC微機則根據(jù)指令的執(zhí)行過程，在屏幕上顯示出其

數(shù)據(jù)流，圖中各部件的有效控制信號則用高亮顯示，并將下一條微指令代碼顯示在下方。這

樣就可以形象地看到一條指令的執(zhí)行過程。

“【運行】一【單步微指令】”的功能是單步執(zhí)行一條微指令，同時顯示其數(shù)據(jù)流。

“【運行】一【連續(xù)運行】"，則連續(xù)運行全部程序，同時連續(xù)顯示整個數(shù)據(jù)流。當按動

“【運行】一【停止】”時才會停止執(zhí)行，但不是立即停止，只有當一條機器指令運行

完后才會停止。

圖1.4-^4

7）單步執(zhí)行機器指令，并對照表142,觀察對應一條機器指令的一系列微操作的運行

過程。

思考問題

1）單步執(zhí)行微指令，觀察應用軟件的數(shù)據(jù)通路圖中各部件的有效控制信號（高亮顯示），

思考這些控制信號的作用。并對照圖1-2,找到這些控制信號的來源，并思考它們是如何產

生的，它們與微代碼的關系。思考微程序控制器在整個模型計算機運行中的作用。

2）單步執(zhí)行指令ADDXRO,觀察微操作[DR1]+[DR2]R0執(zhí)行時，運算器ALU的

有效控制信號S（〉S3、M、CN,思考它們對運算器算術邏輯操作的作用。

實驗2算術邏輯運算實驗

—.實驗目的

1.了解運算器的組成結構。

2.掌握運算器的工作原理。

3.學習運算器的設計方法。

4.掌握簡單運算器的數(shù)據(jù)傳送通路。

5.驗證運算功能發(fā)生器74LS181的組合功能。

二.實驗設備

TDN-CM+或TDN-CM++教學實驗系統(tǒng)一套。

三.實驗原理

實驗中所用的運算器數(shù)據(jù)通路圖如圖2.6-1。圖中所示的是由兩片74LS181芯片以并/串

形式構成的8位字長的運算器。右方為低4位運算芯片，左方為高4位運算芯片。低位芯片

的進位輸出端Cn+4與高位芯片的進位輸入端Cn相連，使低4位運算產生的進位送進高4

位運算中。低位芯片的進位輸入端Cn可與外來進位相連，高位芯片的進位輸出引至外部。

兩個芯片的控制端$0?S3和M各自相連，其控制電平按表2.6-1。

為進行雙操作數(shù)運算，運算器的兩個數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個數(shù)據(jù)暫存器DR1、DR2（用

鎖存器74LS273實現(xiàn)）來鎖存數(shù)據(jù)。要將內總線上的數(shù)據(jù)鎖存到DR1或DR2中，則鎖存器

74LS273的控制端LDDR1或LDDR2須為高電平。當T4脈沖來到的時候，總線上的數(shù)據(jù)就

被鎖存進DR1或DR2中了。

為控制運算器向內總線上輸出運算結果，在其輸出端連接了一個三態(tài)門（用74LS245實

現(xiàn)）。若要將運算結果輸出到總線上，則要將三態(tài)門74LS245的控制端ALU-B置低電平。否

則輸出高阻態(tài)。

E

ALU-BO

A7f迎A。

s3o

s2oQMF3----F0F3---F0CN

s1OALU(181)CN44ALU(181)

sVnO

\IA3-A0B3…BOMA3——40B5…一

八八八八AA八

MO-

圖2.6T運算器通路圖

數(shù)據(jù)輸入單元（實驗板上印有INPUTDEVICE）用以給出參與運算的數(shù)據(jù)。其中，輸入開

關經過一個三態(tài)門（74LS245）和內總線相連，該三態(tài)門的控制信號為SW-B,取低電平時，

開關上的數(shù)據(jù)則通過三態(tài)門而送入內總線中。

總線數(shù)據(jù)顯示燈（在BUSUNIT單元中）