計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及答案

1、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一 運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳輸方式。 驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器(74LS181)及進(jìn)位控制的組合功能。二、實(shí)驗(yàn)要求完成不帶進(jìn)位及帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)、邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)，了解算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的運(yùn)用。三、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7-1-1所示。其中運(yùn)算器由兩片74LS181以并/串形式構(gòu)成8位字長的ALU。運(yùn)算器的輸出經(jīng)過一個(gè)三態(tài)門(74LS245)以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線相連，運(yùn)算器的2個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由二個(gè)鎖存器(74LS273)鎖存，鎖存器的輸入亦以8芯扁平線方式與數(shù)據(jù)總線相連，數(shù)據(jù)開關(guān)(INPUT DEVICE)用來給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，

2、經(jīng)一三態(tài)門(74LS245)以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線相連，數(shù)據(jù)顯示燈(BUS UNIT)已和數(shù)據(jù)總線相連，用來顯示數(shù)據(jù)總線內(nèi)容。圖7-1-1 運(yùn)算器電原理圖圖7-1-1中T2、T4為時(shí)序電路產(chǎn)生的節(jié)拍脈沖信號，通過連接時(shí)序啟停單元時(shí)鐘信號“”來獲得，剩余均為電平控制信號。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先按動(dòng)位于本實(shí)驗(yàn)裝置右中側(cè)的復(fù)位按鈕使系統(tǒng)進(jìn)入初始待令狀態(tài)，在LED顯示器閃動(dòng)位出現(xiàn)“P.”的狀態(tài)下，按【增址】命令鍵使LED顯示器自左向右第4位切換到提示符“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，在該狀態(tài)下按動(dòng)【單步】命令鍵，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖信號，而LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B、S3

3、、S2、S1、S0、CN、M各電平控制信號用位于LED顯示器上方的26位二進(jìn)制開關(guān)來模擬，均為高電平有效。四、實(shí)驗(yàn)連線 圖7-1-2 實(shí)驗(yàn)連線示意圖按圖7-1-2所示，連接實(shí)驗(yàn)電路： 總線接口連接：用8芯扁平線連接圖7-1-2中所有標(biāo)明“”或“”圖案的總線接口。 控制線與時(shí)鐘信號“”連接：用雙頭實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接圖7-1-2中所有標(biāo)明“”或“”圖案的插孔（注：Dais-CMH的時(shí)鐘信號已作內(nèi)部連接）。五、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作狀態(tài)設(shè)定在閃動(dòng)的“P.”狀態(tài)下按動(dòng)【增址】命令鍵，使LED顯示器自左向右第4位顯示提示符“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。在“L”狀態(tài)下，如圖7-1-3所示系統(tǒng)用位于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)“

4、二進(jìn)制開關(guān)單元”的26只撥動(dòng)開關(guān)來模擬與微控制器相對應(yīng)的控制信號。用手動(dòng)加載正邏輯控制電平（即高電平信號“H”）和按【單步】命令鍵產(chǎn)生的單周期4拍時(shí)序信號T1、T2、T3、T4的方法來實(shí)現(xiàn)和完成各單元實(shí)驗(yàn)所需的控制信號操作。圖7-1-3 二進(jìn)制開關(guān)模擬控制原理圖六、手動(dòng)實(shí)驗(yàn)提示(一)初始化操作一旦進(jìn)入“L”狀態(tài)，首先應(yīng)把“ 二進(jìn)制開關(guān)單元”的26只模擬開關(guān)撥至下方（即低電平信號“L”），使26只微控制狀態(tài)指示燈處“暗”，然后按【單步】命令鍵關(guān)閉全部控制信號鎖存輸出位，用手動(dòng)方法完成微控制器的初始清零操作。在“L”狀態(tài)下直接按【復(fù)位】按鈕亦可完成微控制器的初始清零操作。(二)控制信號的打入方法

5、有效狀態(tài)的特征：本系統(tǒng)提供的是“正邏輯”控制電路，通常情況下把高電平“H”定義為有效狀態(tài)，以點(diǎn)亮發(fā)光二極管為標(biāo)志。 有效狀態(tài)的建立：結(jié)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，按實(shí)驗(yàn)要求把相關(guān)的二進(jìn)制開關(guān)撥向上方，點(diǎn)亮對應(yīng)的發(fā)光二極管。 有效狀態(tài)的控制：在建立有效狀態(tài)的基礎(chǔ)上，按【單步】命令鍵單次啟動(dòng)時(shí)序節(jié)拍信號T1、T2、T3、T4，模型機(jī)按時(shí)序要求在相關(guān)時(shí)刻發(fā)出控制信號，以手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)相關(guān)單元實(shí)驗(yàn)。(三)總線輸入/輸出約定 輸入約定對于計(jì)算機(jī)各部件的數(shù)據(jù)輸出必須通過數(shù)據(jù)總線來完成，為了避免總線沖突與競爭，模型機(jī)規(guī)定在同一機(jī)器周期內(nèi)只能允許一個(gè)部件的數(shù)據(jù)占用總線。結(jié)合手動(dòng)控制列舉如下約定： 數(shù)據(jù)開關(guān)送總線：令SW-B=1

6、，CBA=000，CE=0 存儲(chǔ)器內(nèi)容送總線：令CE=1，SW-B=0，CBA=000 其它部件送總線：令CBA=001111，SW-B=0，CE=0 輸出共享對于計(jì)算機(jī)各部件的數(shù)據(jù)輸入可共享總線內(nèi)容，即在同一機(jī)器周期內(nèi)允許把當(dāng)前數(shù)據(jù)同時(shí)送2個(gè)以上部件單元，結(jié)合手動(dòng)控制舉例如下：例：把數(shù)據(jù)開關(guān)的內(nèi)容送通用寄存器R0、運(yùn)算寄存器DR1、地址寄存器AR、指令寄存器IR，令SW-B=1，LDR0=1，LDDR1=1，LDAR=1，LDIR=1，然后按【單步】命令鍵即可實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)共享。七、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(一)算術(shù)運(yùn)算實(shí)驗(yàn) 寫操作（置數(shù)操作）撥動(dòng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)向DR1和DR2寄存器置數(shù)，具體操作步驟如下：

7、注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖 讀操作（運(yùn)算寄存器內(nèi)容送總線）首先關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)控制端(SW-B=0)，存儲(chǔ)器控制端CE保持為0，令LDDR1=0、LDDR2=0，然后打開ALU輸出三態(tài)門(CBA=010)，置M、S0、S1、S2、S3為11111，再按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示DR1的內(nèi)容，若把M、S0、S1、S2、S3置為10101，再按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示DR2的內(nèi)容。 算術(shù)運(yùn)算（不帶進(jìn)位加）置CBA=010，CN、M、S0、S1、S2、S3狀態(tài)為101001，按【單步】鍵，此時(shí)數(shù)據(jù)總線單元應(yīng)顯示00001100（0CH）。 (二)進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)

8、位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理如實(shí)驗(yàn)四圖7-4-1所示，其中181的進(jìn)位位進(jìn)入74LS74鎖存器D端，該端的狀態(tài)鎖存受AR和T4信號控制，其中AR為進(jìn)位位允許信號，高電平有效；T4為時(shí)序脈沖信號，當(dāng)AR=1時(shí)在T4節(jié)拍將本次運(yùn)算的進(jìn)位結(jié)果鎖存到進(jìn)位鎖存器中，實(shí)現(xiàn)帶進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)。 進(jìn)位位清零操作在“L”狀態(tài)下，按動(dòng)【復(fù)位】按鈕，進(jìn)位標(biāo)志燈CY“滅”，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)位位的清零操作。（當(dāng)進(jìn)位標(biāo)志燈“亮”時(shí)，表示CY=1）。 用二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)向DR1和DR2寄存器置數(shù)首先關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門(CBA=000)、CE=0，開啟輸入三態(tài)門(SW-B=1)，設(shè)置數(shù)據(jù)開關(guān)，向DR1存入01010101(55H)，向DR2存

9、入10101010(AAH)。操作步驟如下：注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖 驗(yàn)證帶進(jìn)位運(yùn)算的進(jìn)位鎖存功能關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門(SW-B=0)、CE=0，使CBA=010，AR=1，置CN、M、S0、S1、S2、S3的狀態(tài)為101001，按【單步】鍵，此時(shí)數(shù)據(jù)總線單元顯示的數(shù)據(jù)為DR1加DR2，若進(jìn)位標(biāo)志燈CY“亮”，表示有進(jìn)位；反之無進(jìn)位。(三)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn) 寫操作（置數(shù)操作）撥動(dòng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)向DR1和DR2寄存器置數(shù)，具體操作步驟如下： 注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖 讀操作（運(yùn)算寄存器內(nèi)容送總線）首先關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)控制端(SW-

10、B=0)，存儲(chǔ)器控制端CE保持為0，令LDDR1=0、LDDR2=0，然后打開ALU輸出三態(tài)門(CBA=010)，置M、S0、S1、S2、S3為11111，再按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示DR1的內(nèi)容，若把M、S0、S1、S2、S3置為10101，再按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示DR2的內(nèi)容。 邏輯或非運(yùn)算邏輯或非運(yùn)算的方法是置CBA=010，M、S0、S1、S2、S3狀態(tài)為11000，按【單步】鍵，此時(shí)數(shù)據(jù)總線單元應(yīng)顯示00011000（18H）。 七、實(shí)驗(yàn)思考驗(yàn)證74LS181的算術(shù)邏輯運(yùn)算功能。在給定DR1=65、DR2=A7的情況下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，按【單步】鍵，觀察運(yùn)算器的輸出

11、，填入下頁表格中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。DR1DR2S3 S2 S1 S0M=0(算術(shù)運(yùn)算)M=1(邏輯運(yùn)算)CN=1無進(jìn)位CN=0有進(jìn)位65A70 0 0 0F=( 65 )F=( 66 )F=( 9A )65A70 0 0 1F=( E7 )F=( E8 )F=( 18 )65A70 0 1 0F=( 7D )F=( 7E )F=( 82 )0 1 0 0F=( )F=( )F=( )0 1 0 1F=( )F=( )F=( )0 1 1 0F=( )F=( )F=( )0 1 1 1F=( )F=( )F=( )1 0 0 0F=( )F=( )F=( )1 0 0 1F=( )F

12、=( )F=( )1 0 1 0F=( )F=( )F=( )1 0 1 1F=( )F=( )F=( )1 1 0 0F=( )F=( )F=( )1 1 0 1F=( )F=( )F=( )1 1 1 0F=( )F=( )F=( )1 1 1 1F=( )F=( )F=( )附:74LS181邏輯方式M=1邏輯運(yùn)算M=0算術(shù)運(yùn)算S3 S2 S1 S0CN=1(無進(jìn)位)CN=0(有進(jìn)位)0 0 0 0F=/AF=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10 0 1 0F=/ABF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=減1 (2的補(bǔ))F=00 1

13、0 0F=/(AB)F=A加A/BF=A加A/B加10 1 0 1F=/BF=(A+B)加A/BF=(A+B)加A/B加10 1 1 0F=/(AB)F=A減B減1F=A減B0 1 1 1F=A/BF=A/B減1F=A/B1 0 0 0F=/A+BF=A加ABF=A加AB加11 0 0 1F=ABF=A加BF=A加B加11 0 1 0F=BF=(A+B)加ABF=(A+/B)加AB加11 0 1 1F=ABF=AB減1F=AB1 1 0 0F=1F=A加AF=A加A加11 1 0 1F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)

14、加A加11 1 1 1F=AF=A減1F=A注:表中“+”表示邏輯或,“”表示邏輯異或,“/”表示邏輯非,“AB”表示邏輯與。 加法運(yùn)算時(shí),CY=1表示運(yùn)算結(jié)果有進(jìn)位,CY=0表示運(yùn)算結(jié)果無進(jìn)位; 減法運(yùn)算時(shí),CY=1表示運(yùn)算結(jié)果無借位,CY=0表示運(yùn)算結(jié)果有借位。實(shí)驗(yàn)二 通用寄存器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉通用寄存器概念。 熟悉通用寄存器的組成和硬件電路。二、實(shí)驗(yàn)要求完成3個(gè)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)通路如圖7-2-1所示。由三片8位字長的74LS374組成R0、R1、R2寄存器組成。三個(gè)寄存器的輸入接口用一8芯扁平線連至BUS總線接口，而三個(gè)寄存器的輸出

15、接口用一8芯扁平線連至BUS總線接口。圖中R0-B、R1-B、R2-B經(jīng)CBA二進(jìn)制控制開關(guān)譯碼產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出選通信號（詳見表7-2-1），LDR0、LDR1、LDR2為數(shù)據(jù)寫入允許信號，由二進(jìn)制控制開關(guān)模擬，均為高電平有效；T4信號為寄存器數(shù)據(jù)寫入脈沖，上升沿有效。在手動(dòng)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)（即“L”狀態(tài)）每按動(dòng)一次【單步】命令鍵，產(chǎn)生一次T4信號。圖7-2-1 通用寄存器單元電路表7-2-1 通用寄存器單元選通真值表CBA選擇100R0-B101R1-B110R2-B四、實(shí)驗(yàn)連線圖7-2-2 實(shí)驗(yàn)連線示意圖按圖7-2-2所示，連接實(shí)驗(yàn)電路： 總線接口連接：用8芯扁平線連接圖7-2-2中所有標(biāo)明“”或“”

16、圖案的總線接口。 控制線與時(shí)鐘信號“”連接：用雙頭實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接圖7-2-2中所有標(biāo)明“”或“”圖案的插孔（注：Dais-CMH的時(shí)鐘信號已作內(nèi)部連接）。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(一)通用寄存器的寫入撥動(dòng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)向R0和R1寄存器置數(shù)，具體操作步驟如下： 電路名稱主要電路內(nèi)容運(yùn)算器單元(ALU UNIT)運(yùn)算器、進(jìn)位控制器、移位寄存器、寄存器堆、內(nèi)部總線計(jì)數(shù)器與地址寄存器單元(ADDRESS UNIT)地址寄存器、程序地址計(jì)數(shù)器微控器單元(MICRO CONTROLLER UNIT)指令寄存器、指令擇碼器、微代碼控制寄存器及其26位二進(jìn)制控制模擬開關(guān)、邏輯譯碼單元、時(shí)序電路、啟停電路、單脈沖電路、脈沖

17、源、中斷控制主存單元(MAIN MEM)SRAM6116輸入設(shè)備、輸出設(shè)備(INPUT DEVICE & OUTPT DEVICE)開關(guān)、顯示燈、8位LED顯示、16個(gè)數(shù)字鍵、16個(gè)命令鍵,每個(gè)部件都有雙位顯示器邏輯信號測量單元2路邏輯信號PC示波器、信號測試單片機(jī)控制單元(PC UNIT)控制單片機(jī)、MACH、RS-232-C串口等電源高性能開關(guān)電源、輸出為+5V/3A通用實(shí)驗(yàn)單元(擴(kuò)展實(shí)驗(yàn))*2個(gè)IC-40/28芯通用型鎖緊式擴(kuò)展插座PLD單元(擴(kuò)展實(shí)驗(yàn))*2個(gè)PLCC擴(kuò)展方插座注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖(二)通用寄存器的讀出關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)(SW-B=0

18、)，存儲(chǔ)器控制端CE=0，令LDR0=0、LDR1=0、LDR2=0，分別打開通用寄存器R0、R1、R2輸出控制位，置CBA=100時(shí)，按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示R0中的數(shù)據(jù)01H；置CBA=101時(shí)，按【單步】鍵。數(shù)據(jù)總線單元顯示R1中的數(shù)據(jù)80H；置CBA=110時(shí)，按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示R2中的數(shù)據(jù)（隨機(jī)）。實(shí)驗(yàn)三 移位寄存器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解移位寄存器的硬件電路，驗(yàn)證移位控制與寄存的組合功能。 利用寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。二、實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)寄存器移位操作，了解通用寄存器的運(yùn)用。三、實(shí)驗(yàn)原理圖7-3-1 帶進(jìn)位移位寄存器電原理圖上圖所示，使用了一片74LS299作為移位發(fā)生器，

19、其中8位輸入輸出端以8芯扁平線連接形式和總線接口連接。299-B信號控制其使能端（0有效），T4為時(shí)序節(jié)拍脈沖，實(shí)驗(yàn)時(shí)按【單步】命令鍵產(chǎn)生。由S0 、S1、M 控制信號設(shè)置其運(yùn)行狀態(tài)，其控制特性列表如下：表7-3-1299-BS1S0M功 能000任意保持0100循環(huán)右移0101帶進(jìn)位循環(huán)右移0010循環(huán)左移0011帶進(jìn)位循環(huán)左移任意11任意裝數(shù)說明:令CBA=011時(shí)表中299-B=0。四、實(shí)驗(yàn)連線 圖7-3-2 實(shí)驗(yàn)連線示意圖按圖7-3-2所示，連接實(shí)驗(yàn)電路： 總線接口連接：用8芯扁平線連接圖7-3-2中所有標(biāo)明“”或“”圖案的總線接口。 控制線與時(shí)鐘信號“”連接：用雙頭實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接圖7-

20、3-2中所有標(biāo)明“”或“”圖案的插孔（注：Dais-CMH的時(shí)鐘信號已作內(nèi)部連接）。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(一)移位寄存器置數(shù)首先置CBA=000，然后按下面所列流程圖操作：注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖(二)寄存器移位首先置CBA=011(299-B=0)、SW-B=0、CE=0，然后參照表7-2-1改變S0、S1、M的狀態(tài)，按動(dòng)【單步】命令鍵觀察移位結(jié)果。(三)移位結(jié)果的寄存把移位寄存器移位后的內(nèi)容寄存到通用寄存器（以R0為例），首先按圖7-2-2所示連接實(shí)驗(yàn)電路。在移位操作后保持CBA=011（即299-B=0）、置S0=0、S1=0，令LDR0=1，再按動(dòng)【單步】命

21、令鍵即可完成移位結(jié)果保存到通用寄存器R0的操作。(四)移位結(jié)果的讀出置CBA=100、SW-B=0、CE=0，按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示R0寄存器的內(nèi)容，該內(nèi)容應(yīng)與移位寄存器的內(nèi)容一致。實(shí)驗(yàn)四 判零實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜づ辛憔€路的硬件。二、實(shí)驗(yàn)要求完成運(yùn)算寄存器的判零。三、實(shí)驗(yàn)原理圖7-4-1 標(biāo)志位鎖存原理圖零標(biāo)志的實(shí)驗(yàn)原理如圖7-4-1所示，其中181的8位輸出端邏輯或非后進(jìn)入74LS74鎖存器D端，該端的狀態(tài)由AR和T4信號控制，當(dāng)AR=1時(shí)，按【單步】命令鍵，在T4節(jié)拍把當(dāng)前ZQ狀態(tài)鎖存到零標(biāo)志鎖存器中。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本實(shí)驗(yàn)的連接請按圖7-1-2所示。 用二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)向DR1和DR

22、2寄存器置數(shù)首先關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門(CBA=000)、CE=0，開啟輸入三態(tài)門(SW-B=1)，設(shè)置數(shù)據(jù)開關(guān)。例如向DR1、DR2均存入00000001(01H)。具體操作步驟如下：注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖 讀操作（運(yùn)算寄存器內(nèi)容送總線）首先關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)控制端(SW-B=0)，存儲(chǔ)器控制端CE保持為0，令LDDR1=0、LDDR2=0，然后打開ALU輸出三態(tài)門(CBA=010)，置M、S0、S1、S2、S3為11111，再按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示DR1的內(nèi)容00000001(01H)，若把M、S0、S1、S2、S3置為10101，再按【單步】鍵，

23、數(shù)據(jù)總線單元顯示DR2的內(nèi)容00000001(01H)。 帶進(jìn)位減法運(yùn)算令SW-B=0、CE=0，置CBA=010、AR=1，置CN、M、S0、S1、S2、S3為000110，按【單步】鍵，此時(shí)數(shù)據(jù)總線單元應(yīng)顯示00000000(00H)。注：181運(yùn)算器作減法運(yùn)算時(shí)，有借位CY=0，無借位CY=1。 寄存器判零在保持帶進(jìn)位減法運(yùn)算所設(shè)置的狀態(tài)下，令A(yù)R=1，按【單步】鍵，若零標(biāo)志燈“亮”，表示當(dāng)前運(yùn)算結(jié)果為零；反之零標(biāo)志燈“滅”，表示當(dāng)前運(yùn)算結(jié)果不為零。實(shí)驗(yàn)五 緩沖輸入/鎖存輸出實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆蛰斎?輸出的硬件電路。二、實(shí)驗(yàn)要求了解輸入/輸出的應(yīng)用。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的輸入/輸出設(shè)備

24、如圖7-5-1、7-5-2所示。其中輸入設(shè)備有8位帶顯示數(shù)據(jù)開關(guān)經(jīng)一個(gè)三態(tài)門(74LS245)以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線相連。輸出設(shè)備經(jīng)一鎖存器(74LS273)實(shí)現(xiàn)，該鎖存器的8位輸入端以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線相連，其鎖存輸出端通過8芯扁平線與8個(gè)發(fā)光二極管的顯示接口相連，該顯示接口以二進(jìn)制方式顯示輸出結(jié)果（燈亮表示該輸出位為1，燈滅表示該輸出位為0）。圖7-5-1 輸入設(shè)備單元圖7-5-2 輸出設(shè)備單元四、實(shí)驗(yàn)連線圖7-5-3 實(shí)驗(yàn)連線示意圖按圖7-5-3所示，連接實(shí)驗(yàn)電路： 總線接口連接：用8芯扁平線連接圖7-5-3中所有標(biāo)明“”或“”圖案的總線接口。 控制線與時(shí)鐘信號“”連接：用雙頭

25、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接圖7-5-3中所有標(biāo)明“”或“”圖案的插孔（注：Dais-CMH的時(shí)鐘信號已作內(nèi)部連接）。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容輸入設(shè)備緩沖輸入經(jīng)輸出設(shè)備鎖存輸出的實(shí)驗(yàn)步驟如下：注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖令CE=0、CBA=000，置SW-B=1，置A9=1、A8=1（選中Y3，Y3由系統(tǒng)控制線LDED使用，詳見P18頁），然后將數(shù)據(jù)開關(guān)設(shè)置為00000001(01H)，按【單步】鍵產(chǎn)生單周期4拍制脈沖，把數(shù)據(jù)開關(guān)所設(shè)定的00000001(01H)鎖存輸出至顯示接口，8位輸出數(shù)據(jù)燈應(yīng)顯示00000001(01H)；改變數(shù)據(jù)開關(guān)的設(shè)置，再按【單步】鍵，可把當(dāng)前數(shù)據(jù)開關(guān)的內(nèi)容鎖

26、存輸出至8位顯示單元顯示。實(shí)驗(yàn)六 存儲(chǔ)器和總線實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ご鎯?chǔ)器和總線組成的硬件電路。二、實(shí)驗(yàn)要求按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用存儲(chǔ)器和總線傳輸數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)原理圖7-6-1 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)原理圖實(shí)驗(yàn)所用的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器電路原理如圖7-6-1所示，該靜態(tài)存儲(chǔ)器由一片6116(2Kx8)構(gòu)成，其數(shù)據(jù)線(D7D0)以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線(D7D0)相連接，地址線由地址鎖存器(74LS273)給出，該鎖存器的輸入/輸出通過8芯扁平線分別連至數(shù)據(jù)總線接口和存儲(chǔ)器地址接口。地址顯示單元顯示AD7AD0的內(nèi)容。數(shù)據(jù)開關(guān)經(jīng)一三態(tài)門(74LS245)以8芯扁平線方式連至數(shù)據(jù)總線接口，分時(shí)給出地址和數(shù)

27、據(jù)。6116有3根控制線：CS（片選線）、OE（讀線）、WR（寫線）。當(dāng)片選有效CS=0時(shí)，OE=0時(shí)進(jìn)行讀操作，WR=0時(shí)進(jìn)行寫操作。本實(shí)驗(yàn)中將OE引腳接地，在此情況下，當(dāng)CS=0、WR=1時(shí)進(jìn)行讀操作，CS=0、WR=0時(shí)進(jìn)行寫操作，其寫時(shí)間與T3脈沖寬度一致。實(shí)驗(yàn)時(shí)T3脈沖由【單步】命令鍵產(chǎn)生，其它電平控制信號由二進(jìn)制開關(guān)模擬，其中CE、SW-B、LDAR為高電平有效，而WE為讀/寫(W/R)控制信號，當(dāng)WE=0時(shí)進(jìn)行讀操作，當(dāng)WE=1時(shí)進(jìn)行寫操作。四、實(shí)驗(yàn)連線圖7-6-2 實(shí)驗(yàn)連線示意圖按圖7-6-2所示，連接實(shí)驗(yàn)電路： 總線接口連接：用8芯扁平線連接圖7-6-2中所有標(biāo)明“”或“”或

28、“”圖案的總線接口。 控制線與時(shí)鐘信號“”連接：用雙頭實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接圖7-6-2中所有標(biāo)明“”或“”圖案的插孔（注：Dais-CMH的時(shí)鐘信號已作內(nèi)部連接）。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在閃動(dòng)的“P.”狀態(tài)下按動(dòng)【增址】命令鍵，使LED顯示器自左向右第4位顯示提示符“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。（若當(dāng)前處“L”狀態(tài)，本操作可略）。(一)內(nèi)部總線數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器給存儲(chǔ)器的00、01、02、03、04地址單元中分別寫入數(shù)據(jù)11、12、13、14、15，具體操作步驟如下（以向00地址單元寫入數(shù)據(jù)11為例）：注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖(二)讀存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)到總線上依次讀出第00

29、、01、02、03、04號單元中的內(nèi)容，觀察上述各單元中的內(nèi)容是否與前面寫入的一致。具體操作步驟如下（以從00地址單元讀出數(shù)據(jù)11為例）：注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖實(shí)驗(yàn)七 微程序控制單元實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握時(shí)序產(chǎn)生器的組成方式。 熟悉微程序控制器的原理。 掌握微程序編制及微指令格式。二、實(shí)驗(yàn)要求按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，熟悉微程序的編制、寫入、觀察運(yùn)行狀態(tài)。三、實(shí)驗(yàn)原理 微程序控制電路微程序控制器的組成見圖7-7-1，其中控制存儲(chǔ)器采用4片6116靜態(tài)存儲(chǔ)器，微命令寄存器32位，用三片8D觸發(fā)器(273)和一片4D(175)觸發(fā)器組成。微地址寄存器6位，用三

30、片正沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器(74)組成，它們帶有清零端和置位端。在不判別測試的情況下，T2時(shí)刻打入微地址寄存器的內(nèi)容即為下一條微指令地址。當(dāng)T4時(shí)刻進(jìn)行測試判別時(shí)，轉(zhuǎn)移邏輯滿足條件后輸出的負(fù)脈沖通過置位端將某一觸發(fā)器輸出端置為“1”狀態(tài)，完成地址修改。 微指令格式表7-7-1M25M24M23M22M21中斷M19M18M17M16M15M14M13M12M11M10M9M8CBAAR保留位PX3A9A8CELOADCNMS0S1S2S3PX2LDARM7M6M5M4M3M2876543M1M0LDPCLDIRLDDR2LDDR1LDR0WEUA0UA1UA2UA3UA4UA5PX1SW-B A字

31、段 B字段CBA選擇000禁止001PC-B010ALU-B011299-B100Rs-B101Rd-B110保留位111保留位中斷M9M1選擇測試字PX3PX2PX1000關(guān)閉測試001P (1)識別操作碼010P (2)判尋址方式011P (Z)Z標(biāo)志測試100P (I)中斷響應(yīng)101P (D)中斷服務(wù)110P (C)C標(biāo)志測試111保留位其中UA5UA0為6位的后續(xù)微地址，A、B二譯碼字段，分別由6個(gè)控制位譯碼輸出多位。B段中的PX3、PX2、PX1 三個(gè)測試字位，其功能是根據(jù)機(jī)器指令及相應(yīng)微代碼進(jìn)行譯碼，使微程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的微地址入口，從而實(shí)現(xiàn)微程序的順序、分支、循環(huán)運(yùn)行。 微程序流程與

32、代碼圖7-7-3為幾條機(jī)器指令對應(yīng)的參考微程序流程圖，將全部微程序按微指令格式變成二進(jìn)制代碼，可得到模型機(jī)（一）所列舉的8位指令代碼。圖7-7-3 微程序流程圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(一)微程序的編寫為了解決微程序的編寫，本裝置設(shè)有微程序讀寫命令鍵，學(xué)生可根據(jù)微地址和微指令格圖7-7-1微控制器原理圖式將微指令代碼以快捷方式寫入到微程序控制單元。具體的操作方法是按動(dòng)位于本實(shí)驗(yàn)裝置右中側(cè)的復(fù)位按鈕使系統(tǒng)進(jìn)入初始待令狀態(tài)。再按動(dòng)【增址】命令鍵使工作方式提示位顯示“H”。微程序存貯器讀寫的狀態(tài)標(biāo)志是：顯示器上顯示8個(gè)數(shù)字，左邊1、2位顯示實(shí)驗(yàn)裝置的當(dāng)前狀態(tài)，左邊3、4位顯示區(qū)域號（區(qū)域的分配見表7-7-2），

33、左邊5、6位數(shù)字是微存貯單元地址，硬件定義的微地址線是ua0ua5共6根，因此它的可尋址范圍為00H3FH；右邊2位數(shù)字是該單元的微程序，光標(biāo)在第7位與第8位之間，表示等待修改單元內(nèi)容。表7-7-2區(qū)域號微程序區(qū)對應(yīng)位空間對應(yīng)位控制功能 03124CBAAR保留PX3A9A812316CEADCNMS0S1S2S32158PX2ARPCIRDR2DR1RiWE370U0U1U2U3U4U5PX1SW用【讀】命令鍵可以對微程序存貯器進(jìn)行檢查（讀出）或更改（寫入）。對微程序存貯器讀寫，一般應(yīng)先按MON，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)入初始待命狀態(tài)。然后輸入所要訪問的微程序區(qū)域地址，再按【讀】命令鍵，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)便以該區(qū)

34、域的00H作為起始地址，進(jìn)入微程序存貯器讀寫狀態(tài)。下面舉例說明操作規(guī)程：按鍵8位LED顯示說 明【返回】DY-HP. 返回初始待命狀態(tài)【讀】DY-HP. 初始待命狀態(tài),按【讀】鍵無效0DY-H0 按數(shù)字鍵0,從0區(qū)域0地址開始【讀】Cn0000XX 按【讀】命令鍵,進(jìn)入微程序讀狀態(tài),左邊第3位 起顯示00(區(qū)域號)、00(微地址)、XX(該微程 序單元的內(nèi)容),光標(biāo)閃動(dòng)移至第7位55Cn000055 按55鍵,將內(nèi)容寫入00區(qū)域00H單元【增址】Cn0001XX 按【增址】命令鍵,讀出00區(qū)域下一個(gè)單元 01H,光標(biāo)重新移至第7位AACn0001AA 按AA鍵,將內(nèi)容寫入00區(qū)域01H單元【返

35、回】DY-HP. 返回初始待命狀態(tài)1DY-H1 再按數(shù)字鍵1,從1區(qū)域0地址開始【讀】Cn0100XX 按【讀】命令鍵,進(jìn)入微程序讀狀態(tài),左邊第3位 起顯示01(區(qū)域號)、00(微地址)、XX(該微程 序單元的內(nèi)容),光標(biāo)閃動(dòng)移至第7位55Cn010055 按55鍵,將內(nèi)容寫入01區(qū)域00H單元【增址】Cn0101XX 按【增址】命令鍵,讀出01區(qū)域下一個(gè)單元 01H,光標(biāo)重新移至第7位AACn0101AA 按AA鍵,將內(nèi)容寫入01區(qū)域01H單元【返回】DY-HP. 按【返回】退出存儲(chǔ)操作返回初始狀態(tài)按以上所說明的操作規(guī)程，通過鍵盤在微地址00H單元所對應(yīng)的四個(gè)區(qū)域地址分別輸入55H，在微地址

36、01H單元所對應(yīng)的四個(gè)區(qū)域地址分別輸入0AAH。(二)手動(dòng)方式下的微地址打入操作微程序控制器的組成見圖7-7-1，其中微命令寄存器32位，用三片8D觸發(fā)器(273)和一片4D(175)觸發(fā)器組成。它們的清零端由CLR來控制微控制器的清零。它們的觸發(fā)端CK接T2，在時(shí)序節(jié)拍的T2時(shí)刻將微程序的內(nèi)容打入微控制寄存器（含下一條微指令地址）。 微地址控制原理圖7-7-4 微地址控制原理圖 微地址控制單元的實(shí)驗(yàn)連接圖7-7-5 實(shí)驗(yàn)連線示意圖按圖7-7-5所示，連接實(shí)驗(yàn)電路： 總線接口連接：用8芯扁平線連接圖7-7-5中所有標(biāo)明“”或“”圖案的總線接口。 時(shí)鐘信號“”連接：用雙頭實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接圖7-7-5

37、中所有標(biāo)明“”圖案的插孔（注：Dais-CMH的時(shí)鐘信號已作內(nèi)部連接）。 微地址的打入操作在“L”狀態(tài)下，首先置SW-B=0，然后向數(shù)據(jù)開關(guān)置數(shù)，再按【單步】鍵，在機(jī)器周期的T2時(shí)刻把數(shù)據(jù)開關(guān)的內(nèi)容打入微地址鎖存器。實(shí)驗(yàn)步驟如下：注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖 微地址的修改與轉(zhuǎn)移按圖7-7-4所示，微地址鎖存器的置位端R受SE5SE0控制，當(dāng)測試信號SE5SE0輸出負(fù)脈沖時(shí)，通過鎖存器置位端R將某一鎖存器的輸出端強(qiáng)行置“1”，實(shí)現(xiàn)微地址的修改與轉(zhuǎn)移。按微程序流程圖7-7-3所示的微控制流程，對指令譯碼寄存器IR分別打入微控制流程定義的操作碼20H、40H、60H、

38、80H、0A0H，然后打入流程圖定義的基地址08H，按【單步】鍵，在機(jī)器周期T4節(jié)拍按微控制流程對IR指令寄存器的內(nèi)容進(jìn)行測試和判別，使后續(xù)微地址轉(zhuǎn)向與操作碼相對應(yīng)的微程序入口地址。舉例操作如下： 當(dāng)IR寄存器為20H、微地址為08H時(shí)，按【單步】鍵后微地址為09H。 當(dāng)IR寄存器為60H、微地址為08H時(shí)，按【單步】鍵后微地址為0BH。注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖實(shí)驗(yàn)八 指令部件模塊實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握時(shí)序產(chǎn)生器的組成方式。 熟悉指令產(chǎn)生的原理。二、實(shí)驗(yàn)要求按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成將數(shù)據(jù)打入IR寄存器的數(shù)據(jù)打入PC指針式寄存器，PC指針自動(dòng)加1。三、指

39、令部件模塊的構(gòu)成 如圖7-8-1所示，2片74LS163作為8位PC程序計(jì)數(shù)器的8位輸入/輸出公用端用8芯扁平線與BUS總線接口相連接。圖7-8-1 程序計(jì)數(shù)器單元2片74LS163組成了PC程序計(jì)數(shù)器，它有LDPC、LOAD信號，脈沖T3來控制PC指針的裝載和加1操作。在“L”狀態(tài)下，由8位置數(shù)開關(guān)裝入起始地址，當(dāng)LOAD=1、LDPC=1時(shí)，按【單步】命令鍵，在T3上升沿把數(shù)據(jù)開關(guān)的內(nèi)容裝入PC。當(dāng)CBA=001、LOAD=0、LDPC=1、LDAR=1時(shí)，按【單步】命令鍵，在單周期四節(jié)拍時(shí)序的T2時(shí)刻打開PC-B三態(tài)門，在T3時(shí)刻PC值通過總線打入地址寄存器、同時(shí)PC值加1。 如圖7-8

40、-2所示，1片74LS273作為指令寄存器單元， 其8位輸入端與BUS總線之間實(shí)驗(yàn)裝置已作連接，其輸出端用一8芯扁平線與SE5SE0接口連接。圖7-8-2 指令寄存器單元指令數(shù)據(jù)寄存器IR(74LS273)的LDIR為電平正跳變時(shí)，把來自數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)打入寄存器IR，IR的輸出就作為本系統(tǒng)內(nèi)的8位指令I(lǐng)7I0。在本系統(tǒng)內(nèi)由這8位指令（可最多譯碼256條不同的指令），通過編碼可對應(yīng)這些指令在微程序存儲(chǔ)器中的入口地址，并且輸出相應(yīng)的微控制指令。 1片74LS74用來實(shí)現(xiàn)多種條件的跳轉(zhuǎn)指令（JZ、JC等跳轉(zhuǎn)指令）。圖7-8-3 CY、零標(biāo)志鎖存原理圖74LS74芯片是雙D觸發(fā)器，其中一組是鎖存進(jìn)位位

41、CY標(biāo)志，另一組是鎖存零標(biāo)志(Z)可通過AR來控制JC和JZ建立，以實(shí)現(xiàn)條件跳轉(zhuǎn)的指令。 1片74LS74用來實(shí)現(xiàn)開中斷、關(guān)中斷、中斷服務(wù)。圖7-8-4 中斷控制電路圖74LS74芯片是雙D觸發(fā)器，其中一組鎖存開中斷標(biāo)志，另一組鎖存中斷服務(wù)標(biāo)志，通過LOAD來控制EA、ED的建立，以實(shí)現(xiàn)中斷響應(yīng)與中斷服務(wù)。四、實(shí)驗(yàn)連接圖7-8-5 實(shí)驗(yàn)連線示意圖按圖7-8-5所示，連接實(shí)驗(yàn)電路： 總線接口連接：用8芯扁平線連接圖7-8-5中所有標(biāo)明“”或“”圖案的總線接口。 控制線與時(shí)鐘信號“”連接：用雙頭實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接圖7-8-5中所有標(biāo)明“”或“”圖案的插孔（注：Dais-CMH的時(shí)鐘信號已作內(nèi)部連接）。五

42、、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在閃動(dòng)的“P.”狀態(tài)下按動(dòng)【增址】命令鍵，使LED顯示器自左向右第4位顯示提示符“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。(一)程序計(jì)數(shù)器(PC值)的置數(shù)、輸出與加1 PC值的寫入撥動(dòng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)向程序計(jì)數(shù)單元置數(shù)（置數(shù)燈亮表示它所對應(yīng)的數(shù)據(jù)位為“1”、反之為零）。具體操作步驟圖示如下： 注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖 PC值的讀出關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)(SW-B=0)、CE保持為0、LOAD=0、LDPC=0、CBA=001時(shí)，按【單步】鍵，打開PC-B緩沖輸出門，數(shù)據(jù)總線單元應(yīng)顯示00000000； PC值送地址寄存器并加1在保持PC值讀出的開關(guān)狀態(tài)下，

43、置LDAR=1、LDPC=1，按【單步】命令鍵，在T3節(jié)拍把當(dāng)前數(shù)據(jù)總線的內(nèi)容（即PC）打入地址鎖存器，地址總線單元的顯示器應(yīng)顯示00H，在T3節(jié)拍的上升沿PC計(jì)數(shù)器加1，PC單元的顯示器應(yīng)顯示01H。(二)指令碼的打入與散轉(zhuǎn)按實(shí)驗(yàn)七圖7-7-3微程序流程所示的微控制流程，對指令譯碼寄存器IR分別打入微控制流程定義的操作碼20H、40H、60H、80H、0A0H，然后根據(jù)流程圖定義的基地址08H置入數(shù)據(jù)開關(guān)，按【單步】鍵，在機(jī)器周期的T2節(jié)拍把基地址08H打入微地址鎖存器，在機(jī)器周期T4節(jié)拍按微控制流程對IR指令寄存器的內(nèi)容進(jìn)行測試和判別，使后續(xù)微地址轉(zhuǎn)向與操作碼相對應(yīng)的微程序入口地址。舉例操

44、作如下： 當(dāng)IR寄存器為20H、微地址為08H時(shí)，按【單步】鍵后微地址為09H。 當(dāng)IR寄存器為60H、微地址為08H時(shí)，按【單步】鍵后微地址為0BH。注:【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖實(shí)驗(yàn)九 時(shí)序與啟停實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握時(shí)序電路的原理。 熟悉啟停電路的原理。二、實(shí)驗(yàn)要求通過時(shí)序電路的啟動(dòng)了解以單步、連續(xù)方式運(yùn)行時(shí)序電路的過程，觀察T1、T2、T3、T4各點(diǎn)的時(shí)序波形。三、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容圖7-9-1 時(shí)序、啟停、單次脈沖原理圖(一)時(shí)序啟停實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)序與啟停電路原理如圖7-9-1所示，其中時(shí)序電路由 1/2 片74LS74、1片74LS175及6個(gè)二輸入與門、2

45、個(gè)二輸入與非門和3個(gè)反向器構(gòu)成?？僧a(chǎn)生4個(gè)等間隔的時(shí)序信號T1T4，其中“時(shí)鐘”信號由“ 脈沖源”提供。為了便于控制程序的運(yùn)行，時(shí)序電路發(fā)生器也設(shè)置了一個(gè)啟?？刂朴|發(fā)器CR，使T1T4信號輸出可控。圖7-9-1中啟停電路由 1/2 片74LS74、74LS00及1個(gè)二輸入與門構(gòu)成?！斑\(yùn)行方式”和“停機(jī)”控制位分別由管理CPU(89C52)的兩個(gè)P I/O口控制。按動(dòng)【連續(xù)】命令鍵時(shí)管理CPU令“運(yùn)行方式”位為“0”，運(yùn)行觸發(fā)器CR一直處于“1”狀態(tài)，因此時(shí)序信號T1T4將周而復(fù)始地發(fā)送出去。當(dāng)按動(dòng)【單步】命令鍵時(shí)管理CPU令“運(yùn)行方式”位為“1”，機(jī)器便處于單步運(yùn)行狀態(tài)，僅發(fā)送單周期4拍制時(shí)序

46、信號。單步方式運(yùn)行，每次只執(zhí)行一條微指令，可以觀察微控制狀態(tài)與當(dāng)前微指令的執(zhí)行結(jié)果。另外當(dāng)模型機(jī)以連續(xù)方式運(yùn)行時(shí)，如果按動(dòng)【宏單】命令鍵，管理CPU令停機(jī)控制位為“1”，也會(huì)使機(jī)器停止運(yùn)行。(二)觀察時(shí)序波形圖7-9-2 時(shí)序信號圖利用本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的PC示波器可觀察T1、T2、T3、T4的時(shí)序圖。具體方法是： 在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下選擇菜單欄中“設(shè)置/參數(shù)設(shè)置”命令，在打開的設(shè)置窗口中點(diǎn)擊“手動(dòng)方式（單元實(shí)驗(yàn)）”再點(diǎn)擊“確認(rèn)”退出設(shè)置操作。 在本實(shí)驗(yàn)裝置工作方式提示位顯示“L”（LED顯示器自左向右第4位）的狀態(tài)下，點(diǎn)擊工具欄“”按鈕，啟動(dòng)時(shí)序電路以連續(xù)方式運(yùn)行，即可獲得實(shí)驗(yàn)時(shí)觀測所需的脈沖信號。 用測試

47、棒在“ 時(shí)序啟停單元”的T1T4中任選2個(gè)與“ PC示波器”的CH0、CH1通道相連接，在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下點(diǎn)擊工具欄“”按鈕（或按快捷鍵：F4）打開示波器窗口，單擊“開始”，可觀察到T1、T2、T3、T4中任意2個(gè)節(jié)拍的波形。(三)單脈沖在實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的“ 時(shí)序啟停單元”提供了T1、T2、T3、T4四個(gè)單節(jié)拍的脈沖按鈕，為單元實(shí)驗(yàn)的分時(shí)調(diào)試、過程調(diào)試創(chuàng)造了必要的環(huán)境，這里需要提示的是每按一次【單步】鍵產(chǎn)生的是一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)序脈沖，完成四個(gè)節(jié)拍的微控制操作，不能以單節(jié)拍方式分時(shí)調(diào)試實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)十 基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?在掌握部件單元電路實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其組成系統(tǒng)地構(gòu)造

48、一臺(tái)基本模型計(jì)算機(jī)。 為其定義5條機(jī)器指令，并編寫相應(yīng)的微程序，上機(jī)調(diào)試掌握整機(jī)概念。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備Dais-CMH+/CMH 計(jì)算器組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，實(shí)驗(yàn)用扁平線、導(dǎo)線若干。三、實(shí)驗(yàn)原理部件實(shí)驗(yàn)過程中，各部件單元的控制信號是以人為模擬產(chǎn)生為主，而本次實(shí)驗(yàn)將能在微程序控制下自動(dòng)產(chǎn)生各部件單元的控制信號，實(shí)現(xiàn)特定指令的功能。這里，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器來完成，CPU從內(nèi)存中取出一條機(jī)器指令到指令執(zhí)行結(jié)束的一個(gè)指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機(jī)器指令對應(yīng)一個(gè)微程序。本實(shí)驗(yàn)采用五條機(jī)器指令：IN（輸入）、ADD（二進(jìn)制加法）、STA（存數(shù)）、OUT（輸出）、JMP（無

49、條件轉(zhuǎn)移），其指令格式如下（前三位為操作碼）：= 助記符機(jī)器指令碼說明- IN R0,SW 0010 0000 數(shù)據(jù)開關(guān)狀態(tài)R0 ADD R0,addr 0100 0000 XXXXXXXX R0+addrR0 STA addr,R0 0110 0000 XXXXXXXX R0addr OUT addr,LED 1000 0000 XXXXXXXX addrLED JMP addr 1010 0000 XXXXXXXX addrPC=其中IN為單字節(jié)(8位)，其余為雙字節(jié)指令，XXXXXXXX為addr對應(yīng)的二進(jìn)制地址碼。根據(jù)以上要求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通路框圖，如圖7-10-1所示。系統(tǒng)涉及到的微程序流

50、程見圖7-7-3，當(dāng)擬定“取指”微指令時(shí)，該微指令的判別測試字段為P(1)測試。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P(1)的測試結(jié)果出現(xiàn)多路分支。本機(jī)用指令寄存器的前3位(IR7IR5)作為測試條件，出現(xiàn)8路分支，占用8個(gè)固定微地址單元。當(dāng)全部微程序設(shè)計(jì)完畢后，應(yīng)將每條微指令代碼化，表7-10-1即為將圖7-10-2的微程序流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化而成的“二進(jìn)制微代碼表”。下面介紹指令寄存器(IR)：指令寄存器用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)總線上，然后再傳送至指令寄存器。指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，為了執(zhí)行任何給定的指

51、令，必須對操作碼進(jìn)行測試P(1)，通過節(jié)拍脈沖T4的控制以便識別所要求的操作?！?指令寄存器”根據(jù)指令中的操作碼譯碼強(qiáng)置微控器單元的微地址，使下一條微指令指向相應(yīng)的微程序首地址。本系統(tǒng)有兩種外部I/O設(shè)備，一種是二進(jìn)制代碼開關(guān)，它作為輸入設(shè)備(INPUT DEVICE)；另一種是LED塊，它作為輸出設(shè)備(OUTPUT DEVICE)。例如：輸入時(shí)，二進(jìn)制開關(guān)數(shù)據(jù)直接經(jīng)過三態(tài)門送到外部數(shù)據(jù)總線上，只要開關(guān)狀態(tài)不變，輸入的信息也不變。輸出時(shí)，將輸出數(shù)據(jù)送到外部數(shù)據(jù)總線上，當(dāng)LDED有效時(shí)，將數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器，驅(qū)動(dòng)LED顯示。圖7-10-1 基本模型機(jī)數(shù)據(jù)通路框圖圖7-10-2 基本模型機(jī)微程序流程圖按照系統(tǒng)建議的微指令格式，參照微指令流程圖，將每條微指令代碼化，譯成二進(jìn)制代碼表，并將二進(jìn)制代碼表轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制格式文件。表7-10-