計算機組成原理全部實驗

1、計算機組成原理講義計算機科學技術系王玉芬2012年11月3日基礎實驗部分該篇章共有五個基礎實驗組成，分別是:實驗一運算器實驗實驗二存儲器實驗實驗三數(shù)據(jù)通路組成與故障分析實驗實驗四微程序控制器實驗實驗五 模型機組成與指令周期實驗實驗一 運算器實驗運算器又稱作算術邏輯運算單元（） ，是計算機的五大基本組 成部件之一，主要用來完成算術運算和邏輯運算。運算器的核心部件是加法器，加減乘除運算等都是通過加法 器進行的， 因此，加快運算器的速度實質(zhì)上是要加快加法器的速 度。機器字長 n 位，意味著能完成兩個 n 位數(shù)的各種運算。就應 該由 n 個全加器構成 n 位并行加法器來實現(xiàn)。 通過本實驗可以讓 學生對

2、運算器有一個比較深刻的了解。一、實驗目的1掌握簡單運算器的數(shù)據(jù)傳輸方式。2掌握算術邏輯運算部件的工作原理。3. 熟悉簡單運算器的數(shù)據(jù)傳送通路。4. 給定數(shù)據(jù)，完成各種算術運算和邏輯運算。二、實驗內(nèi)容：完成不帶進位及帶進位的算術運算、邏輯運算實驗。 總結出不帶進位及帶進位運算的特點。三、實驗原理：1. 實驗電路圖U1774LS245圖4-1運算器實驗電路圖OOOODOD1z3,(*右1Izy I JLU E 逅=一旨2判！3活©対舊殳芒吃12si aa &呂冏円二呂；：胃旨74ALS27374ALS2T3F-tizaFkhM IK:au:XH!iB£111474HC1

3、81l 口74HC181-s&-am5T kH!-,JT g 彈aw匚：UllHiT-11S02I ITE. RT41S0S2. 實驗數(shù)據(jù)流圖3. 實驗原理運算器實驗是在 單元進行；單板方式下，控制信號，數(shù)據(jù)，時序信號由實驗儀的邏輯開關電路和時序發(fā)生器提供，7- 0八個邏輯開關用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并發(fā)送到總線上；系統(tǒng)方式下，其控制信號由系統(tǒng)機實驗平 臺可視化軟件通過管理來進行控制，7-0八個邏輯開關由可視化實驗平臺提供數(shù)據(jù)信號。(1) 1, 2:運算暫存器，(2) 1:控制把總線上的數(shù)據(jù)打入運算暫存器 1,高電平有效。(3) 2:控制把總線上的數(shù)據(jù)打入運算暫存器 2,高電平有效。(4) S3

4、, S2, S1, S0:確定執(zhí)行哪一種算術運算或邏輯運算(運算 功能表見附錄1或者課本第49頁)。(5) M M= 0執(zhí)行算術操作；M= 1執(zhí)行邏輯操作。(6) : = 0表示運算時最低位加進位 1;= 1則表示無進位。(7) -:控制運算器的運算結果是否送到總線，低電平有效。(8) -:控制8位數(shù)據(jù)開關7-0的開關量是否送到總線，低電平有 效。四、實驗步驟:實驗前首先確定實驗方式(是手動方式還是系統(tǒng)方式)，如果在做手 動方式實驗則將方式選擇開關置手動方式位置（ 31 個開關狀態(tài)置成單板 方式）。實驗箱已標明手動方式和系統(tǒng)方式標志。所有的實驗均由手動方 式來實現(xiàn)。 如果用系統(tǒng)方式，則必須將系

5、統(tǒng)軟件安裝到系統(tǒng)機上。 將方式 標志置系統(tǒng)模式位置。 學生所做的實驗均在系統(tǒng)機上完成。 其中包括高低 電平的按鈕開關信號輸入， 狀態(tài)顯示均在系統(tǒng)機上進行。 下面實驗以手動 方式為例進行。 我們相信學生在手動方式下完成各項實驗后， 進入系統(tǒng)方 式會變的更加得心應手。具體步驟如下：1 實驗前應將輸出信號與相連接。2 如果進行單板方式狀態(tài)實驗， 應將開關方式狀態(tài)設置成單板方式；同時將位于設計區(qū)一上方 POK開關設置成手動方式位置，P1K P2K 開關位置均設置成手動方式位置。3 如果進行系統(tǒng)方式調(diào)試，則按上述方式相反狀態(tài)設置。4 頻率信號輸出設置：在 1 區(qū)有四個 f04 狀態(tài)設置，在進行實驗時 應

6、保證 f04 四個信號輸出只能有一個信號輸出，及 f04 只有一開 關在的位置。5 不管是手動方式還是系統(tǒng)方式，31 個按鈕開關初始狀態(tài)應為“ 1”即對應的指示燈處于發(fā)光的狀態(tài)。6 位于 區(qū)的 J1 跳線開關應在右側狀態(tài)。 說明：開關；標識符應為“” 注意事項：；不能同時按下；因為同時按下會發(fā)生總線沖突，損壞器件。 實驗前把，對應的邏輯開關置成 11 狀態(tài)（高電平輸出） ，并預置下 列邏輯電平狀態(tài)：=1, -= 1, R0-= 1, R1-= 1, R2= 1時序發(fā) 生器處于單拍輸出狀態(tài)， 實驗是在單步狀態(tài)下進行 1 ， 2 的數(shù)據(jù)寫入及運 算，以便能清楚地看見每一步的運算過程。實驗步驟按表

7、1 進行。實驗時，對表中的邏輯開關進行操作置 1 或 清0,在對1, 2存數(shù)據(jù)時，按單次脈沖 P0 （產(chǎn)生單拍T4信號）。表1中 帶 X 的為隨機狀態(tài)，無論是高電平還是低電平，它都不影響運算器的運 算操作?？偩€D7- D0上接電平指示燈，顯示參與運算的數(shù)據(jù)結果。表中列出運算器實驗任務的步驟同表 4 相同, 16 種算術操作和 16 種邏輯操作只列出了前面 4種，其它實驗步驟同表 4相同。帶“T”的 地方表示需要按一次單次脈沖 P0,無“T”的地方表示不需要按單次脈 沖 P0。表1運算器實驗步驟與顯示結果表S3S2S1S0M127 0D7D0P0注釋X X X XXX000155H55HX X

8、X XXX0001X X X XXX100155H55H向1送數(shù)X X X XXX0101T向2送數(shù)1 1 1 11X001055H讀岀1數(shù)1 0 1 01X0010讀岀2數(shù)X X X XXX1001T向1送數(shù)X X X XXX010155H55H向2送數(shù)0 0 0 0010010算術運算0 0 0 0000010算術運算0 0 0 01X001055H邏輯運算0 0 0 1010010算術運算0 0 0 100001000H算術運算0 0 0 11X001000H邏輯運算0 0 1 0010010算術運算0 0 1 0000010算術運算0 0 1 01X001055H邏輯運算0 0 1 1

9、010010算術運算0 0 1 100001000H算術運算0 0 1 11X001000H邏輯運算運算器實驗時，把與T4信號相關而本實驗不用的 0, 1, 2接低電平， 否則影響實驗結果。其它注意事項：進行系統(tǒng)方式實驗時應注意如下幾點：實驗前應將輸出信號與相連接。1、檢查通訊電纜是否與計算機連接正確。2、 開關方式狀態(tài)應置成系統(tǒng)方式；（31個開關）。3、P0K P1K P2K都置成系統(tǒng)方式；4、 信號連接線必須對應連接好。 即在實驗機左上方的信號接口與實驗機右下方的信號接口分別一一對應連接。左上方 右下方地址指針 地址指針地址總線地址總線（在實驗機右側中部）數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線（在實驗機右側中部

10、）運算暫存器1運算暫存器 1運算暫存器2運算暫存器 2微地址微地址檢查完畢可以通電；注意事項：1、計算機屏幕上所有的按鈕與實驗機上的按鈕完全對應。2、在做實驗時， 要保證總線不發(fā)生沖突。 即對總線操作時只有一個操 作狀態(tài)有效。3、運算器、存儲器、數(shù)據(jù)通路，三個實驗按操作步驟操作即可實驗二 、存儲器實驗一、實驗目的1. 掌握存儲器的數(shù)據(jù)存取方式。2. 了解與主存間的讀寫過程。3. 掌握半導體存儲器讀寫時控制信號的作用二、實驗內(nèi)容：向中任一存儲單元存入數(shù)據(jù)；并讀出任一單元的數(shù)據(jù)。三、實驗原理1. 實驗電路（見下圖）=_15116*RC盟/誥盂 酗呀»4 EM.DIffi7/ >-

11、r . JUlf Pri_raa.74ALS27J *2. 實驗原理存貯器實驗電路由（6116）, （74273）等組成。7-0為邏輯開關量， 與產(chǎn)生地址和數(shù)據(jù)；寄存器輸出A7- A0提供存貯器地址，通過顯示燈可 以顯示地址，D7- DO為總線，通過顯示燈可以顯示數(shù)據(jù)。當為高電平，一為低電平，T3信號上升沿到來時，開關 7-0產(chǎn)生的地址信號送入地址寄存器。當為低電平，為咼電平，一為低電平，T3上升沿到來時，開關7-0產(chǎn)生的數(shù)據(jù)寫入存貯器的存貯單元內(nèi)， 存貯器為 讀出數(shù)據(jù)，D7- DO顯示讀出數(shù)據(jù)。實驗中，除T3信號外，為電位控制信號，因此通過對應開關來 模擬控制信號的電平，而，控制信號受時序信

12、號T3定時。四、實驗步驟（在完成一個實驗后，應將所有的信號狀態(tài)置成“1”高電平狀態(tài)）實驗前將，對應的邏輯開關置成 11狀態(tài)（高電平輸出），使時序發(fā)生 器處于單拍輸出狀態(tài)，每按一次P0輸出一拍時序信號，實驗處于單步狀 態(tài)，并置=1。實驗步驟按表2進行，實驗對表中的開關置 1或清0,即對有關控制 信號置1或清0。表格中只列出了存貯器實驗步驟中的一部分，即對幾個存貯器單元進行了讀寫，其它單兀的步驟同表格相同。表中帶一的地方表示需要按一一 次單次脈沖P0。注意：表中列出的總線顯示 D7 D0及地址顯示A7A0,顯示情況是： 在寫入地址時，由7 0開關量地址送至 D7- D0,總線顯示7 0開關量， 而

13、A7 A0則顯示上一個地址，在按P后，地址才進入，即在單次脈沖（T3） 作用后，A7 A0同D7 D0才顯示一樣。表2存貯器實驗步驟顯示結果表7 0D7 D0P0A7 A0注釋011100H00H00H地址00寫入000100H00H00H數(shù)據(jù)00寫入011110H10H10H地址10寫入000110H10H10H數(shù)據(jù)10寫入011100H00H00H地址00寫入100000H00Hf00H讀011110H10Hf10H地址10寫入100010H10Hf10H讀011140H40Hf40H地址40寫入0001f40H數(shù)據(jù)寫入011142H42Hf42H地址42寫入000155H55Hf42H數(shù)

14、據(jù)55寫入011144H44Hf44H地址44寫入0001f44H數(shù)據(jù)寫入011140H40Hf40H地址40寫入100040Hf40H讀內(nèi)容011142H42Hf42H地址42寫入100042H55Hf42H讀內(nèi)容011144H44Hf44H地址44寫入100044Hf44H讀內(nèi)容說明：實驗機中符號“”；當信號為“ 0”低電平時，表示存儲器 6264的數(shù)據(jù)輸入為有效狀態(tài)。實驗三、數(shù)據(jù)通路組成與故障分析實驗一、實驗目的熟悉計算機的數(shù)據(jù)通路掌握數(shù)據(jù)運算及相關數(shù)據(jù)和結果的存儲的工作原理二、實驗內(nèi)容：利用07數(shù)據(jù)輸入開關向1、2預置數(shù)據(jù)，做運算后將結果存入，并實 現(xiàn)任一單元的讀出。例如：將數(shù)據(jù)做如下

15、操作44結果放在的單元44H結果放在的單元三、實驗原理：1. 實驗電路2. 實驗原理數(shù)據(jù)通路實驗是將前面進行過的運算器實驗模塊和存貯器實驗模塊兩部分電路連在一起組成的。原理圖見圖7。實驗中，除T4, T3信號外，所有控制信號為電平控制信號，這些信號由邏輯開關來模擬，其信號的含義與前兩個實驗相同。我們按圖 7 進行實驗。四、實驗步驟（在完成一個實驗后，應將所有的信號狀態(tài)置成“1”高電平狀態(tài)）實驗前將，開關置 11，使時序發(fā)生器處于單拍狀態(tài)，按一次 P 時 序信號輸出一拍信號，使實驗為單步執(zhí)行。實驗步驟見表3。表3數(shù)據(jù)通路實驗過程表12S3S2S1S0M7 f 0A7A0D0 D7單次按鈕P注釋0

16、111010X144H44H44H存入1011X001X1存入2101X00011101112=（或運算）101X001111011存入2101X0000110111 ® 2 =（異或運算）101X010011011f 44Hf存入 1; 1 ® 2= 44H011X100X1f地址存入1001000101011f2內(nèi)容存入0111100X1f地址存入1001000111111f1內(nèi)容存入0111100X1f地址存入1100010X1f讀內(nèi)容送10111100X1f地址存入1100001X1f讀內(nèi)容送20111100X1地址存入0101000X1數(shù)據(jù)存入0111100X1地

17、址存入0101000X100H00H數(shù)據(jù)00H存入表 3 中，列出了數(shù)據(jù)通路組成實驗的一部分實驗步驟，其它 部分同表中的實驗步驟相同，只是實驗的數(shù)據(jù)及存貯單元不同。 表中帶 X 的內(nèi)容是隨機狀態(tài)， 它的電平不影響實驗結果。 表中帶“-”的地方表示需要按單次脈沖 P,無“-”的地方則表示不 需要按單次脈沖 P。注意：A7- A0所接的地址顯示情況是按單次脈沖P后的狀態(tài)，A7 A0的顯示才與表中相同，否則顯示的是上一個地址。實驗四 微程序控制器實驗一、實驗目的熟悉微指令格式的定義。 掌握微程序控制器的基本原理。二、實驗內(nèi)容：分別完成輸入指令、加法指令、存數(shù)指令、輸出指令、無條 件轉移指令、強迫讀、

18、強迫寫的微指令流程，并觀察微地址的變 化。三、實驗原理：3.1 實驗電路圖w2764Q6SSB8b3LiHt* J* ja fu禪 LSM4更七1-2-LL卅卅IW呻Id - 1 4 1 F=*gm 叭£UW43I4 嚴7L -圖4-4微程序控制器電路圖3.2實驗原理一條指令由若干條微指令組成，而每一條微指令由若干個微指令及下一微地址信號組成。 不同的微指令由不同的微命令和下一微指令地址組成。它們存放在控制存貯器（2764）中，因此，用不同的微指令地址讀出不同的微命令，輸出不同的控制信號。微程序控制器的電路圖見圖 4-4，4-0為微地址寄存器?？刂拼尜A器由3片2764組成，從而微指令

19、長度為 24位。微命令寄存器為20位，由2片8D觸發(fā)器74273和1片4D觸發(fā) 器74175組成。微地址寄存器5位，由3片正沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器7474組成， 它們帶有清零端和預置端。在不判別測試的情況下，T2時刻打入的微地址寄存器內(nèi)容為下一條指令地址。在需要判別測試的情況下，T2時刻給出判別信號 P (1)= 1 及下一條微指令地址01000。在T4上升沿到來時，根據(jù)P (1)7, 6，5的狀態(tài)條件對微地址 01000進行修改，然而按修改的微地 址讀出下一條微指令，并在下一個T2時刻將讀出的微指令打入到微指令寄存器和微地址寄存器。(即P2)為清零信號。當為低電平時，微指令寄存器清零， 微指令信

20、號均無效。微指令格式見下表：表4-4微指令格式表23 2221 :20191817161514131211S3 S>2S1S0M12選擇運算器運算模式打入片選寫打入:R0打入1打入2打入109876543210今AP (1)43210+ 1打入 :耳算器結貝送總線內(nèi)容送總線9內(nèi)容送總線開關內(nèi)容送總線判別字下一微指令地址COOOO PCWE<OJOoomonoi01011?OIL 11.STASPCS' ak310 UOOlOUOriitoPC-iKPCI 1ir?CPC+ LWt JT ii»|g料 f RAh/10001RAhi BLSJ110C01101：?L

21、dPSPi' - ARPC-10111UllL'ORAM ARRDqr aoiooRAMf DR21f OOL01R.0 DPIF00110OOdllALJJ R0OOOOlPUf aE FC+1r 001ILRAM ARWL 】p10110RD f RAM00001FC十1陽1FI0011RAM ARF 1D100KAM ?USOOQOlI CUTSPC f AFJC + i11)101RAM PC0W01圖4-5微指令流程圖如圖4-5所示，微程序控制器在清零后，總是先給出微地址 為00000的微指令（啟動程序）。讀出微地址為00000的微指令 時，便給出下一條微指令地址 0

22、0001。微指令地址00001及00010的兩條微指令是公用微指令。 微 指令地址00001的微指令執(zhí)行的是的內(nèi)容送地址寄存器及加 1微 指令。同時給出下一條微指令地址 00010。微指令地址00010的微指令在T2時序信號是，執(zhí)行的是把的指令送到指令寄存器，同時給出判別信號P（ 1）及下一條微 指令地址01000,在T4時 序信號時，根據(jù)P（ 1）7，6，5,修改微地址01000,產(chǎn)生下一 條微指令地址，不同的指令（乙6, 5也就不同）產(chǎn)生不同的下 一條微指令地址。在 7，6，5為000 （即無指令輸入時），仍執(zhí)行 01000 的微指令。從而可對進行連續(xù)讀操作。當執(zhí)行完一條指令的全部微指令，

23、 即一個微程序的最后一條 微指令時，均給出下一微指令地址 00001，接著執(zhí)行微指令地址 00001， 00010 的公共微指令，讀下條指令的內(nèi)容，再由微程序 控制器判別產(chǎn)生下一條微指令地址， 以后的下一條微指令地址全 部由微指令給出， 直到執(zhí)行完一條指令的若干條微指令， 給出下 一條微指令地址 00001。實驗時，先把 J1 插座的短路塊向右短接 ，然后用開關 25， 26，27 模擬指令的代碼（即 7，6，5），不斷改變 25，26，27 狀 態(tài)，模擬不同的指令，從而讀出不同的微指令。微指令輸出狀態(tài) 由各對應的指示燈顯示。 實驗用單步的方式， 將啟動程序 5 條指 令，強迫讀，強迫寫的微指

24、令逐條讀出?？捎秒娖街甘緹麸@示 每條微指令的微命令。從微地址 40 和判別標志上可以觀察到 微程序的縱向變化。四、實驗步驟：在做微程序實驗時應將“”和“”用 26 芯電纜連起來 在進行微程序控制器實驗時兩種方式 （系統(tǒng)方式和單板方式） 31 個開關設置如下：1、J1 跳線位置應在 右 側連接。2、實驗在系統(tǒng)機上進行時，應將“”信號設置成低電平。3、：微程序控制器的微地址修改信號，微地址修改為10000，使機器處于寫狀態(tài)。4、：微程序控制器的微地址修改信號，微地址修改為01000，使機器處于讀狀態(tài)。（1）觀察時序信號將，置00按單次脈沖按鈕P0,使時序信號輸出連續(xù)波形。（2）觀察微程序控制器工作

25、原理將，置 11，微程序控制器處于單步狀態(tài)，按一次單步按鈕產(chǎn) 生一拍時序信號T1, T2, T3, T4。將置0使微程序控制器輸出 微地址。，置 11，將 7 置 0， 6 置 0， 5 值 0，表示無指令輸入。 實驗步驟如下：1,按一次P2 （清零按鈕），使4 0為00000。2，按一次 P0 執(zhí)行微指令地址為 00000 的啟動程序，給出一 條微指令地址 4 0 為 00001 。3, 將7, 6, 5置為001，按一次P0,執(zhí)行微指令地址 00001 的微指令，同時給出下一條微指令地址 00010，以后再按P0, 一 直執(zhí)行到一條指令的全部微指令結束給出下一條微指令地址 00001,輸入

26、指令的微指令流程請參閱附錄 3,微指令的微命令 輸出顯示應同附錄 3 的微指令代碼對應, 微地址的輸出顯示也應 相同。4, 在執(zhí)行至微地址 4 0顯示為00001時，置7, 6, 5 = 010 為加法指令的若干條微指令, 直至執(zhí)行到微地址 4 0 顯示 00001 結束。5, 重復 4 執(zhí)行 7, 6, 5 為 011（存貯器存數(shù)指令）的指令6，重復 4執(zhí)行為執(zhí)行 7，6，5為 100（輸出指令）的指令。 7，重復 4執(zhí)行 7，6，5為 101（無條件轉移指令）的指令。 8，在執(zhí)行到微地址 40 顯示為 00001 時，或在開機時，按 清零鍵P2使4 0顯示為00000,置7= 0, 6 =

27、 0, 5= 0，置1 , 置 1 ，把開關從“ 1 ”“0”“ 1 ”，使微地址 40顯示 10000， 強迫處于寫,執(zhí)行微指令地址為 10000, 10001 , 10010 的三條微 指令,電平指示燈顯示微指令的微命令及微地址。 執(zhí)行時為循環(huán) 重復執(zhí)行微指令, 以便不斷對寫入數(shù)據(jù), 直到有清零信號作用時 才停止。9,按清零鍵 P2,使4 0顯示為00000，置7, 6, 5= 000, =1,=1,把開關從“ 1”“0”“1”,使微地址 40顯示 01000,強迫機器處于讀, 執(zhí)行微指令地址為 01000, 01110, 01111 的三條微指令, 電平指示顯示微指令的微命令及微地址。

28、執(zhí)行時 為循環(huán)重復執(zhí)行微指令,不斷讀內(nèi)容。（3）連續(xù)方式讀出微指令將時序發(fā)生器處于連續(xù)時序循環(huán)狀態(tài), 就可連續(xù)讀出微指令。 將，置00,按P0時序發(fā)生器連續(xù)輸出時序信號。此時，微程序 控制器按某一序列的微指令地址固定的重復地讀出微指令序列。實驗五 模型機組成與指令周期實驗一、實驗目的將運算器模塊，存貯器模塊、微程序控制器模塊組合在一起， 聯(lián)成一臺簡單的計算機。用微程序控制器控制模型機的數(shù)據(jù)通 路。二、實驗內(nèi)容執(zhí)行由 5 條指令組成的簡單程序， 掌握指令與微指令的關系， 建立計算機的整機概念。三、實驗原理 前面幾個實驗中，控制信號是由實驗者用邏輯開關來模擬， 以完成對數(shù)據(jù)通路的控制。 而這次實驗

29、， 數(shù)據(jù)通路的控制信號全 部由微程序控制器自動完成。從內(nèi)存取出一條機器指令到執(zhí)行指令的一個指令周期，是由 微指令組成的序列來完成， 取一條機器指令對應一個微程序。 我 們將 5 條機器指令及有關數(shù)據(jù)寫入中， 通過運行 5 條機器指令組 成的簡單程序，掌握機器指令與微指令的關系。四、實驗步驟（一）實驗設置實驗時 （， 在完成一個實驗后， 應將所有的信號狀態(tài)置成 “ 1” 高電平狀態(tài)）將 J1 設置成左側連接 。將信號置成低電平“ 0 ”。在做模型機 實驗時應將“”和“”用 26 芯電纜連接起來。1、對 31 個開關設置應按下面方式設置： 單板方式位置： （開關位置處于單板方式的位置有如下幾 個：

30、）S3、S2、S1、S0、M、1、2、 、R0、0、1、2、 、7、 6、 5、 R1、R2、P（ 1）； 系統(tǒng)方式位置： （開關位置處于系統(tǒng)方式的位置有如下幾 個：）、 、7、6、 5、4、3、2、 1、0、 、 、；1、J1 跳線位置應在 左 側連接。2、 實驗在系統(tǒng)機上進行時，應將“”信號設置成低電平。通過邏輯開關 30（即）將從“ 1”“ 0”“ 1”，使微程序 控制器的微指令地址為 10000，強迫機器處于寫，重復執(zhí)行微指 令地址為 10000，10001，10100 微指令，把所寫的程序寫入。再 通過邏輯開關 31（即），將從“ 1”“ 0”“ 1”，使微程序控 制器的指令地址為0

31、1000，強迫機器處于讀，執(zhí)行微指令地址01000，01110， 01111的微指令。讀出所寫的程序，以校對寫入 的程序和數(shù)據(jù)是否正確，然后再運行程序。（二）指令系統(tǒng)：（1）A ,。指令碼20, A指RO,指7 - 0上的數(shù)據(jù)輸入到 R0寄存器。是輸入指令（2）A,（）。指令碼40 , A指R0,為存貯器地址。將 R0寄存器的內(nèi)容與內(nèi)存中以為地址單元內(nèi)數(shù)相加，結果送R0,是加法指令。（3） （），A。指令碼60，A指R0,為存貯器地址。將 R0寄 存器的內(nèi)容存到以為地址的內(nèi)存單元中。（4），（）。指令碼80（），為數(shù)據(jù)總線，為存貯器地址。 將內(nèi)存中以為地址的數(shù)據(jù)讀到總線上。（5）。指令碼A0。

32、指存貯器地址。程序無條件地轉移到所 指定的內(nèi)存單元地址。（6 ）存貯器寫命令。（7 ）存貯器讀命令。（三）存貯器寫操作（1）所寫程序（輸入指令）（加法指令）（存貯器存數(shù)指令）（輸出指令）（無條件轉換指令）00開始R0，R0，（）（），R0，（）（2）起始地址從地址指令碼注釋0020J 090140J 0B03600A0580J 0007A009550A（3）操作過程26, 23, 24, 30, 31 設置為 01111，即=0。= 11 為單步狀 態(tài)，=1,= 1。7-0 設置 00000000。按清零鍵P2, 30從“ 1”一“ 0”-“1” 即卩，這時，4 0顯示 為10000,然后按表

33、5進行存貯操作。存貯器寫是在單步狀態(tài)下進行，其控制信號全部由微程序控制器提供，因此只需操作7-0 （置數(shù)據(jù)）及按P0（單步操作）。以上為存貯器寫入全過程，起始地址是00H。如果從30H開始, 只要在開始用開關置 4為“ 1”，4-0顯示為10000, 7- 0開關 置30H,寫過程相同。不同之處在于顯示地址為 30 3,總線顯 示'為30 3。寫過程結束后，按清零鍵 P2。（四）存貯器讀操作（在完成一個實驗后，應將所有的信號狀態(tài)置成“1”高電平狀態(tài)）狀態(tài)設置為01111，即=0,= 11,= 1,= 1，為單步操作。從“ 1”-“ 0”- “1 ”即，此時，4 0 顯示為 01000。

34、存貯器讀操作是在單步狀態(tài)下進行。同樣只需按表6操作0-7及按P0 （單步操作）表5存貯器操作過程及顯示結果表P070A7 A0D7D04070T00H10000T00H1000100HT20H00H01H1001001HT00H20H1000101HT40H01H02H1001002HT01H40H1000102HT09H02H03H1001003HT02H09H1000103HT60H03H04H1001004HT03H60H1000104HT004H05H1001005HT04H01000105HT80H05H06H1001006HT05H80H1000106HT006H07H100100

35、7HT06H01000107HTA0H07H08H1001008HT07HA0H1000108HT00H08H09H1001009HT08H00H1000109HT55H09H010010009H55H100010T00100100T0100010表6存貯器讀操作過程及顯示結果表P070A7 A0D7D0407000H01000T00H0111000HT00H01H0111101HT00H20H0111001HT01H02H0111102HT01H40H0111002HT02H03H0111103HT02H09H0111003HT03H04H0111104HT03H60H0111004HT04

36、H05H0111105HT04H00111005HT05H06H0111106HT05H80H0111006HT06H07H0111107HT06H00111007HT07H08H0111108HT07HA0H0111008HT08H09H0111109HT08H00H0111009H09H001111009H55H01110000011110001110000011110001110000011110在處，程序未讀出時是隨機數(shù)，當執(zhí)行后讀方法讀出時，處顯示指 7-0 +( 09H)即 8A+ 55=o如果程序寫在30H單元內(nèi)，只需在開始時將7- 0開關置30H, A7- A0顯示則從30H開

37、始，其它不變。(五) 執(zhí)行過程執(zhí)行過程可以用單步或連續(xù)執(zhí)行。當單步執(zhí)行時，狀態(tài)設置為01111，即=0, = 11,= 1,= 1,按清零鍵P2。然后按表7 進行操作，操作只需對 0-7及P0操作，此時J1插座短路塊接 向左方。表7執(zhí)行過程操作及顯示結果表P070A7 A0D7D04070000000000H0000100HT00H01H0001001HT(8A)00H20H0100101HT00H80000101HT01H02H0001002H01H40H0101002H02H03H0001103H09H55H0010003H09H55H0010103H09H80011003H09H0000

38、103H03H04H0001004H03H60H0101104H04H05H0011105H01011005H00000105H05H06H0001006H05H80H0110006H06H07H1001107H01010007H00000107H07H08H0001008H07HA0H0110108H08H09H1010109H08H00H0000109H(六) 運行情況：(1) 先執(zhí)行R0，輸入指令 將開關8A送入R0寄存器。(2) 執(zhí)行R0，()加法指令將存貯器地址09中的內(nèi)容(55)同R0中的數(shù)據(jù)(8A)相加， 結果為送R0寄存器。(3) 執(zhí)行()，R0指令將RO的內(nèi)容送以為地址的內(nèi)存

39、，為 0B,送R0存儲器0B 中。（4）執(zhí)行 ，（）指令將為地址的內(nèi)容送總線，為 0A中存，送總線OO 地址。（5）執(zhí)行 指令 無條件轉換到以為地址的內(nèi)存中執(zhí)行指令。轉移到 再執(zhí)行R0，輸入指令。擴展實驗該篇章是設計性實驗共有兩個實驗組成，分別為:實驗六時序與啟停實驗實驗七基本模型機設計與實現(xiàn)實驗八帶移位運算的模型機設計與實現(xiàn)實驗九復雜模型機的設計與實現(xiàn)實驗六時序與啟停實驗一、實驗目的1 .掌握時序電路的原理2.熟悉啟停電路的原理二、實驗要求通過時序電路的啟動了解以單步、連續(xù)方式運行時序電路 的過程，觀察T1、T2、T3、T4各點的時序波形。三、實驗原理實驗所用的時序與啟停電路原理如圖所示，1

40、75CLRI圖4-6時序發(fā)生器及啟停電路其中時序電路由1/2片7474、1片74175及6個二輸入與門、2個二輸入與非門和3個反向器構成。可產(chǎn)生4個等間隔的時序 信號T1、T2、T3、T4,其中為時鐘輸入端，時鐘頻率可從F0、F1、F2、F3中選擇一個，由位于實驗裝置左下方的方波信號源 提供。學生可根據(jù)實驗自行選擇方波信號的頻率。為了便于控制程序的運行，時序電路發(fā)生器也設置了一個啟 ?？刂朴|發(fā)器，使T1-T4信號輸出可控。上圖中啟停電路由1/2 片7474、7400及1個二輸入與門構成。，為單步停機控制信號，當其中1個或2個都為高電平“ 1”時，此時，時序發(fā)生器處于停機或單步狀態(tài)，即每按一次啟

41、動按 鈕P0 （P0和0;實驗時需用導線將與連接起來）產(chǎn)生一拍時 序信號T1, T2, T3, T4。當，都為低電平時，按一次啟動按鈕 P0,產(chǎn)生連續(xù)時序信號，接 P2作清除按鈕。連續(xù)輸出時序波形 如圖所示。nnFtTtT4n圖4-7 連續(xù)輸出時序波形圖T1, T2, T3, T4有兩組輸出信號，以提高負載能力。因此時 序信號T1- T4將周而復始地發(fā)送出去。如果實驗系統(tǒng)處于系統(tǒng)方式下，當進入“單步”方式命令鍵 時管理令“、”處于單步控制方式，機器便處于單步運行狀態(tài)， 即此時只發(fā)送一個周期的時序信號就停機。利用單步方式，每次只讀一條微指令，可以觀察微指令的代碼與當前微指令的執(zhí)行結果。另外當機器

42、連續(xù)運行時，如果按動“停機方式”命令鍵管理 令工作方式處于停機狀態(tài)，也會使機器停機。實驗七 基本模型機設計與實現(xiàn)一、實驗目的1 在掌握部件單元電路實驗的基礎上，進一步將其系統(tǒng)地 組成一臺基本模型計算機。2 為其定義五條機器指令，并編寫相應的微程序，上機調(diào) 試掌握整機概念。二、實驗設備 計算機組成原理教學實驗系統(tǒng)一臺，排線若干。三、實驗內(nèi)容1實驗原理部件實驗過程中，各部件單元的控制信號是以人為模擬產(chǎn)生 為主，而本次實驗將能在微程序控制下自動產(chǎn)生各部件單元的控 制信號，實驗特定指令的功能。這里，計算機數(shù)據(jù)通路的控制將 由微程序控制器來完成， 從內(nèi)存中取出一條機器指令到指令執(zhí)行 結束的一個指令周期全

43、部由微指令組成的序列來完成， 即一條機 器指令對應一個微程序 。本實驗采用五條機器指令： 輸入、二進制加法、存數(shù)、輸出、無條件轉移，其指令格式如下前四位為操作碼 ：助記符機器指令碼說明0010 0000“ ”中的開關狀態(tài)R00100 0000XXXXXXXXRO + 00110 0000XXXXXXXXRO 1000 0000xxxxxxxx1010 0000xxxxxxxx 其中為單字節(jié)8位，其余為雙字節(jié)指令,xxxxxxx x為對應的二進制地址碼。根據(jù)以上要求設計數(shù)據(jù)通路框圖，如附錄2圖所示。系統(tǒng)涉及到的微程序流程圖如下圖所示：OKWl01010PChRPC 4-1F OOOllRAM AHRDq；DOlCiORAM