影视实验报告-带结果081005资料

1、实验一运算器组成实验一、实验目的1学习数据信息的表示方法，熟练掌握几种四则运算方法。2、掌握运算器的工作原理及其组成结构，学习运算器的设计方法。3、熟悉简单运算的数据传送通路。4、验证运算器功能发生器 （74LS181）的组合功能。二、实验设备TWL-PCC十算机组成原理教学实验系统一台，排线若干；PC微机一台（选配）。三、实验原理本实验中所用的运算器数据通路图如图1.1所示。本通路图中运算器单元由算术逻辑运算单元（ALU）、两个字长的工作暂存器 TR1和TR2及一个8位的输出三态门组成。其中 ALU是由两片74LS181以并-串型构成的8位字长的算术逻辑运算单元。两个芯片的控 制端S3 S2

2、、S1、SO、M相应的控制信号相互并到一起由排针引出至外部。74LS181的功能表见表1-1。参与运算的两数据暂存器TR1和TR2由锁存器74LS273来实现。当C_TR1或C_TR2为高电平时，此时来一个T4脉冲，内总线上的数据即被打入到相应的暂存器中。运算器的运算结果数据输出经过一个三态门（74LS245）连接到内总线上，此三态门输出由一个B_ALU控制信号控制，当 B_ALU为低电平（0）时，运算器的运算结果输出至内总线上，而为高电平（1）时，则输出高阻态，不影响内总线上的其他数据。图1.1运算器数据通路图“输入设备单元”的8位数据开关经过一个三态门（74LS245）连接到内总线上，该三

3、态门的输出由 B_SW和RD控制信号相或得出，当或的结果为低电平（0）时，数据开关所置的数据输出至内总线上。“数据总线”单元上的总线数据显示灯已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。运算器单元所须的T4脉冲信号连接至该单元的 T4排针端。实验时，微动开关 KK2的输出KK2+连接到该单元的 T4排针端，按 动一下微动开关， 即可获得一个单脉冲信号。 此实验中的其他 S3、S2、S1、SO、M CN C_TR1 C_TR2 B_ALU B_SWRD等都为电平信号，将他们连接到“开关组单元”中的二进制数据开关上来模拟不同的电平状态。“开关组单元”的SW1-SW17为相互独立的二进制数据开关，开关向

4、上时为0，开关向下时为1。表1.1 74LS181 的逻辑功能表输入为A和B,输出为F,为正逻辑S3 S2 S1 S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 0F=AF=A 加 1F=A0 0 0 1F=A+BF=(A+B)加 1F=A+B0 0 1 0F=A+BF=(A+B)加 1F=AB0 0 1 1F=0 减 1F=0F=00 1 0 0F=A 加 ABF=A加Ab加1F=AB0 1 0 1F=AB加 (A+B)F=AB 加(A+B)加 1F=B0 1 1 0F=A减B减1F=A 减 BF=A B0 1 1 1f=AB 减 1f=Abf=Ab1

5、 0 0 0F=A加 ABF=A 力口 AB 力口 1F=A+B1 0 0 1F=A加 BF=A加B加1F=A B1 0 1 0F=AB加 (A+B)F=AB 加(A+B)加 1F=B1 0 1 1F=AB 减 1F=ABF=AB1 1 0 0F=A加 AF=A加A加1F=11 1 0 1F=A 加(A+B)F=A 加(A+B)加 1f=a+b1 1 1 0F=A 加(A+B)F=A 加(A+B)加 1F=A+B1 1 1 1F=A 减 1F=AF=A当向TR1或TR2工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门

6、是在关闭状态。本TWL-PCC十算机组成原理实验系统中的所有LED指示灯均为亮时所示状态为高电平（1），灯不亮时所示其状态为低电平（0）。四、实验步骤1、连接实验线路。参考实验连线图见图1.2。仔细检查无误后，接通电源。34图1.2运算器组成实验接线图2、 先置相关的控制信号为初始态，即使运算器和输入设备的输出都为高阻态（B_ALU=1 B_SW=1，“输 入设备单元”中的 RD信号可以一直为低电平（RD=0 ,暂存器TR1和TR2的门控信号都为低电平（C_TR1=0 C_TR2=0。3、 通过“输入设备单元”的数据开关向暂存器TR1中置数。 拨动8位数据开关形成一个 8位二进制数。（如011

7、00010）。 数据开关上的数据输出至总线（B_SW=0 ,打开暂存器TR1的门控信号（C_TR仁D。 按动微动开关 KK2,产生一个T4脉冲，将数据开关上的数据（01100010）打入到TR1中。然后关掉 暂存器TR1的门控信号（C_TR1=0。4、 通过“输入设备单元”的数据开关向暂存器TR2中置数。 拨动8位数据开关形成一个 8位二进制数。（如10101101）。 数据开关上的数据输出至总线（B_SW=0 ,打开暂存器TR2的门控信号（C_TR2=D。 按动微动开关 KK2,产生一个T4脉冲，将数据开关上的数据（10101101）打入到TR2中。然后关掉 暂存器TR2的门控信号（C_TR

8、2=0。5、 关掉数据开关的输出三态门（B_SW=1，打开运算器的数据输出三态门（ B_ALU=0 ,使运算器输出至总线上。此时，改变运算器的控制信号S3、S2、S1、S0、M及CN的状态，就可获得不同的运算结果。参照表1.1其逻辑功能表。女口：先检验 TR1和TR2中打入的数是否正确，可将S3、S2、S1、S0及M分别置为1、1、1、1、1时总线上显示的为 TR1中的数；置成1、0、1、0、1时则显示的为 TR2中的数。五、实验要求1、做好预习，掌握 ALU的功能特性，并熟悉本实验中所用的控制开关的作用和使用方法。2、 置数TR仁62H TR2=ADH改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，

9、记录到下表1.2中，并进行 理论分析，得出结论。表1.2DR1DR2S3S2S1S0M=0 （算术运算）M=1（逻辑运算）Cn=1无进位Cn=0有进位理论值实验值理论值实验值理论值实验值162HADH0 0 0 0F=62HF=F=63HF=F=9DHF=62HADH0 0 1F=EFHF=F=F0HF=F=10HF=62HADH0 0 1 0F=72HF=F=73HF=F=8DHF=62HADH0 0 1 1F=FFHF=F=00HF=F=00HF=62HADH1 0 0F=A4HF=F=A5HF=F=DFHF=62HADH1 0 1F=31HF=F=32HF=F=52HF=62HADH0

10、1 1 0F=B4HF=F=B5HF=F=CFHF=62HADH；0 1 1 1F=41HF=F=42HF=F=42HF=62HADHp 0 0 0F=82HF=F=83HF=F=BDHF=62HADH1 0 0 1F=0FHF=F=10HF=F=30HF=62HADH1 0 1 0F=92HF=F=93HF=F=ADHF=62HADHM 0 1 1F=1FHF=F=20HF=F=20HF=62HADH1 1 0 0F=C4HF=F=C5HF=F=FFHF=62HADH1 1 0 1F=51HF=F=52HF=F=72HF=62HADHM 1 1 0F=D4HF=F=D5HF=F=EFHF=6

11、2HADH1 1 1 1F=61HF=F=62HF=F=62HF=实验二静态存储器实验一、实验目的1 、掌握静态随机存储器 RAM的工作特性及使用方法。2、了解半导体存储器存储和读出数据的方法。实验设备PC微机一台（选配）TWL-PCC十算机组成原理教学实验系统一台，排线若干;三、实验原理SRAM 通路图见图2.1，由一片6116构成，其容量为 2048 X 8位。6116的A10-A8脚接地，只有 A7-A0地 址使用，实际使用存储容量为256字节。存储器的地址线 A7-A0、数据线D7-D0、控制线片选线 CS写线 WE及输出使能线 OE均由排针引出，供用户接线。6116功能表见表2.1所

12、示。表2.16116功能表状态CSOEWED7D0未选中1XX高阻抗禁止011高阻抗读岀001数据读岀写入010数据写入写入000数据写入存储器的地址由“地址寄存器单元”给出。地址寄存器的输入和存储器的数据都接到内总线上，由“输入设备单元”的数据开关经三态门连接到总线上分时给出地址和数据。地址寄存器的打入时钟是由C_AR和T3脉冲相与得到。CSOEWEC_ART3B_SWRD图2.1静态存储器通路图四、实验步骤1 、连接实验线路。参考实验连线图如图2.2所示。仔细检查无误后，接通电源。2、连续写存储器。给 00H 01H 02H、03H、04H地址单元分别写入数据 AAH BBH CCH DD

13、H EEH 写地址。关存储器的片选线（CS=1）, CLR=1,WE=1 OE=1打开数据开关的输出三态门（B_SW=0RD=0 ,此时数据开关中的数输出占领总线，将数据开关的数置为00H （ 00000000）,打开地址寄存器打入门控信号(C_AR=1,然后按动微动开关 KK2产生T3脉冲，即将00H打入到地址寄存器中，同时地址总线指示灯显示。 写数据。关掉地址寄存器的门控信号(C_AR=0 ,将数据开关置为 AAH( 10101010)，打开存储器的片选线(CS=0),将写线 WE进行11操作，此时数据开关中的数AAH以被写到存储器的 00H地址单元中。 重复，分别在 01H 02H O3

14、H 04H地址单元中写入数据 BBH CCH DDH EEH3、连续读存储器。将存储器 OOH、01H 02H 03H 04H地址单元中的数分别读出，观察读出的结果与 写入结果是否一致。 写地址。CS=1, CLR=1,WE=1 0E=1,打开数据开关的三态门( B_SW=0 RD=0，此时数据开关中的数输出占领总线，将数据开关的数置为00H (00000000),打开地址寄存器打入门控信号(C_AR=1,然后按动微动开关KK2产生T3脉冲，即将00H打入到地址寄存器中，同时地址总线指示灯显示。 读数据。B_SW=1,CS=Q置读线有效 OE=Q总线显示的即为从存储器 00H地址单元读出的数据

15、 AAH 重复，分别读出 01H 02H O3H O4H地址单元中的数据，观察与写入的数据是否一致。图2.2静态存储器实验接线图4. 完成下表数据输入数据输出00H0000 00001111 1111FFH01H0000 00011111 1110FEH02H0000 00101111 1101FDH03H0000 00111111 1100FCH04H0000 01001111 1011FBH05H0000 01011111 1010FAH06H0000 01101111 1001F9H07H0000 01111111 1000F8H08H0000 10001111 0111F7H09H00

16、00 10011111 0110F6H0AH0000 10101111 0101F5H0BH0000 10111111 0100F4H0CH0000 11001111 0011F3H0DH0000 11011111 0010F2H0EH0000 11101111 0001F1H0FH0000 11111111 0000F0H实验三总线及数据通路组成实验、实验目的1理解总线的概念、作用和特性。2、掌握用总线控制数据传送的方法。3、进一步熟悉教学计算机的数据通路。4、掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法。5、锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现

17、象，并排除故障。二、实验设备TWL-PCC十算机组成原理教学实验系统一台，排线若干；PC微机一台（选配）。三、实验原理总线用来连接各个功能部件，本实验的数据通路图如图4.1。各个部件都有自己的输入输出控制信号。各个部件的控制信号都需要是连接到“开关组单元”的各个独立的二进制开关上来手动控制。连接到总线上 的地址寄存器只有输入线，其输出直接连接到存储器的地址，用于锁存需读写的存储器的地址。本实验中时序信号用到了 T3和T4信号，可将“信号源单元”的时钟输出 SY接到“时序发生器单元” 的上，将0T3和0T4分别连接到“总线单元”中相应的 T3和T4端上，二进制开关拨至“单步”状态，然 后每按动一

18、次启动键 START就会顺序产生一个 T3、T4时序信号。根据挂接在总线上的几个部件，设定实验要求：将存储器10H地址存入数据93H,然后将存储器10H地址单元中存储的数据送输出单元显示，同时也存入到R0寄存器中。存储器单元A0A0T3地址寄存器单元AR ( 2 73 )D7 - - - - D 0AND C_AR 门,C-WE“RAM( 6 116)A7A0D7D0地址总线显示JQOER0 ( 3 74 )D7 - - - - D0 CP斗BR0C R0寄存器堆单元T4数据总线数据开关输入设备单元B_SWRD态门 (245)A0D7D0锁存译码(GAL )a b c d e f gIIII输

19、出设备单元B_LED WR图4.1 总线实验数据通路图四、实验步骤1 本实验有两种连线方式： 各个单元的控制信号分别由不同的开关独立控制，连线参考图见图4.2。 同后边模型机实验相同，存储器、I/O设备有各自的片选线，但是共用一根读线和一根写线。2、由于有不同的连线图就有不同的执行流程，按照第一种连线方式，完成实验任务须有以下几步操作： 数据输入开关置10H打入到地址寄存器。 数据输入开关置数据 93H打入到存储器。 存储器输出数据到输出设备同时打入到R0寄存器。3 、连接实验线路。参考实验连线图如图4.2所示。仔细检查无误后，接通电源。4、 置所有控制信号为初始态：输入设备（B_SW=1,R

20、D=1、地址寄存器（C_AR=0、存储器（CS=1 RD=1 WE=）输出设备（B_LED=1 WR=1、通用寄存器 RO （B_R0=1、C_R0=0 ,CLR=1。5、“时序发生器单元”中的二进制开关拨至“单步”状态。 数据开关置数10H, B_SW=1 RD=0, C_AR=1，按动时序启动键 START产生的T3节拍脉冲将总线上的数据打入到地址寄存器中。关掉地址寄存器打入门控信号（C_AR=0）。 数据开关置93H, CS=0 OE=1 WE=h0f 1,此时将总线上的数据93H写入到存储器当前地址单元中。关掉输入设备三态门（B_SW=1，关掉存储器片选线（CS=1）。 存储器片选有效

21、读有效（CS=0 WE=1 OE=0 ,输出设备片选有效写有效（ B_LED=0 WR=P 0宀1）, 此时存储器中的数打入到输出设备的数码管中显示，同时，打开通用寄存器R0的打入门控信号（C_R0=1 ,按动时序启动键 START产生的T4节拍脉冲将总线上的数据打入到通用寄存器R0中。然后关存储器（CS=1）,关通用寄存器打入门控信号（C_R0=0。五、实验要求1 、在数据传送过程中，发现了什么故障？记录故障现象，排除故障的分析思路，故障定位及故障的性质。2、以第二种实验接线方法实现本实验要求，即存储器、I/O设备（包括输入设备和输出设备）有各自的片选线，但是共用一根读线和一根写线的方式连接

22、实验线路，分析有什么区别，编写执行流程，写出详细的 实验步骤，记录实验数据。图4.2总线实验接线图实验四控制器实验一、实验目的1、掌握计算机控制器的功能、组成及其不同的结构。2、掌握微程序控制器的组成、工作原理。3、学习微程序控制器的设计与实现。4、掌握设计指令的执行流程。5、熟悉本教学计算机微程序的编制、写入，观察微程序的运行。二、实验设备TWL-PCC十算机组成原理教学实验系统一台，排线若干；PC微机一台（选配）。三、实验原理1控制器原理微程序控制器的基本思想可以概括为两点： 将控制器所需要的微命令，以微代码的形式编成微指令，存入一个控制存储器中，这个控制存储器由只读存储器ROM勾成。在计

23、算机运行时，从控存中取出微指令，用其所包含的微命令来控制有关部件的操作。 将每种机器指令分解为若干条微操作序列，用若干条微指令来解释一条机器指令。再根据整个指令系 统的需要，编制出一套完整的微程序，预先存入控存中。微程序控制器的工作原理是将一条微指令分成两部分：控制命令字段和下址字段，用微指令的控制命令 字段来提供一条机器指令的一个执行步骤所需要的控制信号，用这条微指令的下址字段来指明下一条微指令 在控制存储器中的地址，用于从控制存储器中读出下一条微指令。微程序控制器的组成结构包括：控制存储器（CM、微指令寄存器（卩IR）、微地址寄存器（卩AR）及后续微地址形成电路。2 .单元电路组成微程序控

24、制器组成原理图如图5.1，其逻辑框图则如图 5.2所示。该单元主要由以下部件组成：（1）控制存储器（CM控制存储器（CM由4片2816 （2KX 8位）E2PROM1成，具有掉电保护功能，用于存放32位微指令。将4片2816并联起来，就构成了容量为 256X 32位控制存储器，即可以存放256条微指令。“微控器单元”有一个三档拨动开关，用来选择控制器处于编程/校验/运行状态。“编程”状态即手动给控存写数据，“校验”状态即手动校验控存给定地址中的数据。教学计算机运行时须拨在“运行”状态。控存的4片2816的片选信号 CS分别由单片机控制单元的P3.2、P3.3、P3.4、P3.5控制。平时都为有

25、效状态，只有联机操作时上位机对控存进行读写时，会关掉所有片选，然后依次打开每片进行读写操作。而4片2816的输出使能0E写信号WE匀由编程单元电路根据编程开关的状态及联机的情况控制产生并输出，在“编程”状态时全为写有效，在“校验”状态时全为读有效，在“运行”状态时全为读有效，但当联机操作时上 位机也会控制读写状态。4片2816的存储器的地址 A7A0分别并联到一起。它们在手动编程/校验时（“编程”状态或“校验”状态）由手动微地址锁存器（74LS374）提供，它由排针 MCJ1的MAMA0输入在T1时刻打入锁存；运行时（“运行”状态下）由微地址寄存器（卩AR提供；或联机情况下由单片机控制单元来给

26、出。8个指示UA：UA0等用来实时显示微地址。控存的数据输入/输出作为32位微指令寄存器（卩IR）的输入端，或由32位微代码输入开关 MK3MK0 经三态门（74LS245）作为输入，三态门由编程开关电路控制，DL0VT1VT2VT3VTTN_CR_CR_C i R_C 2FT_C 1FT_C8灯示显=-1+I(TN_B(CP_BDR_B3F_BPS_BFS_BULA_BFCA uA1uA0各控制位作用解释如下:M7M0位，被定义为微地址 uA7uAO。四、实验步骤（1）图5.5为一个设计好的简单指令系统所对应的微程序流程图。其所对应的微程序入口地址影射表见表5.5所示。按照微指令流程图将全部

27、微程序按微指令格式翻译成二进制代码，将得到如表5.6所示的本指令系统的微程序清单。INf 20HPCAR, PC+1控制台操作OUT21HPCAR,PC+1运行STAJMP22H23H24H25HPCAR,PC+1D5HRAMARRAMARRAMARDDHDEHSV R0R( LED07HRDTRIt 06HRAMTF2PCAR,PC+1F 0AHRAMAR1F 0BHR(RAMJLZRD TR1D9HALLRDALUR0PCAR,PC+1DCHRAMPC图5.5 微程序流程图表5.5微程序入口地址影射表序号指令编码入口地址1IN R00000 000020H2OUT RO0001 00002

28、1H3ADD R0 ADR0010 000022H4NOT R00011 000023H5STA ADR R00100 000024H6JMP ADR0101 000025H表5.6基本指令的微程序清单微址S3 S2 S1 S0 M CN CP IO/M WE RD C_PC C_SP U/D IA ICFABC下址操作功能000 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100000000100010000空操作010 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000010PC-AR,PC+1020 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0

29、0 100010010000100000RAM-IR030 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001101RAM-AR040 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001110RAM-AR050 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000000110RAM-AR060 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100001000000000111RAM-TR2070 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 110000100000001000RO-TR1081

30、 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 100101100000000001ALU-R0090 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100101100000000001ALU-R00A0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001011RAM-AR0B0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 110000000000000001RO-RAM0C0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 100000010100000001RAM-PC0D0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 100

31、001100000000001SW-R00E0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 110000000000000001R0-LED100 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000010010PC-AR,PC+1110 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000010101PC-AR,PC+1120 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 100000100000010100SW-TR1130 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100000000000000001空操作141 1

32、 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 100100000000010000ALU-RAM150 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100000100000010110RAM-TR1161 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 100100000000010001ALU-LED200 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000011PC-AR,PC+1210 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000100PC-AR,PC+1220 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

33、0 0 0 111010100000000101PC-AR,PC+1230 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 110000100000001001RO-TR1240 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000001010PC-AR,PC+1250 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000001100PC-AR,PC+1图5.5微程序流程图中一个矩形方框表示一条微指令，方框中的内容为该条指令执行的微操作，右上角的数字是该条指令的微地址，向下的箭头指出下一条要指向的微地址。(2) 连接实验线路图，实验接线参考图

34、如图5.6所示。仔细检查接线无误后，接通电源。(3) 写微代码方法一：脱机手动写入。 将“微程序控制器单元”右上角的编程开关置为“编程”状态。 将“时序发生器单元”中的运行状态开关置为“单步”状态。 在“开关组单元”用二进制模拟开关置微地址到MA7- MA0 在MK3仆MK0开关组置32位微代码，32位微代码显示灯用于指示所置开关状态，开关量为“0” 时灯灭，开关量为“1”时灯亮。 按START启动时序，将32位微代码写入控存 2816中由微地址 MA7MAO所指定的相应单元。 给出不同的微地址，重复步骤，即可将微指令代码一条条装入控存中。方法二：联机装入。参见本书第一部分第三章“联机软件使用

35、说明”。(4) 校验微代码方法一：脱机手动校验。 将“微程序控制器单元”右上角的编程开关置为“校验”状态。 将“时序发生器单元”中的运行状态开关置为“单步”状态。 在“开关组单元”用二进制模拟开关置微地址到MA7- MA0 按动START按键，启动时序，即将控存2816中由微地址 MA7 MA0所指定的相应单元中代码读出，由32位微代码指示灯显示其状态。灯亮为“1 ”，灭为“ 0”。 给出不同的微地址，重复步骤，即可校验每个微地址存入的微代码。方法二：联机装入。参见本书第一部分第三章“联机软件使用说明”。（5）运行微指令 单步运行 将“微程序控制器单元”右上角的编程开关置为“运行”状态。 将“

36、时序发生器单元”中的运行状态开关置为“单步”状态。 拨动“开关组单元”中的CLR总清开关（1 t 0 t 1）,使微地址寄存器 UA7UA0清零，从而使运行入口微地址从00H开始。 每按动一次START按键，即读出一条微指令代码，然后停机。此时，微地址显示灯指示的为下一条要执行的微地址，微代码显示灯MD3MD0的状态（为“ 0”时灯灭）指示下一条微地址所读出的微代码。连续运行 将“微程序控制器单元”右上角的编程开关置为“运行”状态。 将“时序发生器单元”中的运行状态开关置为“连续”状态。 拨动CLR总清开关（1t 0t 1）,使微地址寄存器清零，从而使运行入口微地址从00H开始。 按动STAR

37、T按键，启动时序电路，则可以连续读出（执行）微指令代码。 拨动“开关组单元”中的CLR总清开关（1 t0t 1）,或将“时序发生器单元”中的运行状态开关拨为“单步”状态都可以使系统停机。五、实验要求1、将表5.6中的微代码写入到控存并校验。2、观察单步执行的流程，解释其现象。3、从图5.5微程序流程及上述执行现象可看出，微程序流程图中的很多微指令都没有走到，为什么？总线单元T1T2Fl1根据流程图如何在出现分支时走到其他分支入口？（提示：由微控器单元的微地址强制位SE5- SE0实现。）OT1OT2时序信号发生器单元SY信号源单元图5.6微程序控制器实验接线图实验六基本模型机设计与实现一、实验

38、目的1在掌握各部件单元电路实验的基础上，进一步将它们连接起来组成系统，构造一台基本模型计算机。2、为这个模型计算机设计指令系统及设计合理的指令和操作数的寻址方式等。3、编写指令系统对应的微程序，将每条机器指令的微程序合理地分配在控制存储器的适当存储地址中。4、上机调试掌握整机概念，掌握一台基本模型计算机的设计的基本流程。二、实验设备1 TWL-PCC十算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。2、PC微机一台(选配)。三、实验原理1 基本原理目前大部分计算机基于冯诺依曼原理：存储程序方式，将事先编制好的程序连续存放到存储器中。 二进制代码表示指令和数据。设计一台完整的计算机，大致需按如下的顺序来

39、考虑：(1) 确定设计目标：确定所设计计算机的功能和用途。(2) 确定指令系统确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。(3) 总体结构与数据通路总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。在此基础上，就可以拟出各种信息传 送路径，以及实现这些传送所需要的微命令。对于部件设置，比如要确定运算器部件采用什么结构，控制器采用微程序控制还是硬布线控制等。综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求，设计合理的数据通路结构，采用何种方案的内总 线及外总线。数据通路不同，执行指令所需要的操作就不同，计算机的结构也就不一样。(4) 设计指令执行流程数据通

40、路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。根据指令的复杂程度，每条指令所需要 的机器周期数。对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中， 哪些微操作不能安排在同一条微指令中。(5) 确定微程序地址：根据后续微地址的形成方法，确定每条微程序地址及分支转移地址。(6) 根据微指令格式，将微程序流程中的所有微指令代码化，转化成相应的二进制代码，写入到控制 存储器中的相应单元中。(7) 组装、调试：在总调试前，先按功能模块进行组装和分调。总调时连接所有模块，用单步方式执行机器指令的微程序流程图，当全部微程序流程运行结果正确，则 在内存中装入一段机器指令，进行

41、其他的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证。2 基本模型计算机设计步骤基本模型机数据通路的控制将由微程序控制器完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一段微程序。1 )确定设计目标。本实验将设计一个简单的模型机算计，具有计算机的基本功能部件，具有存储器及输入输出设备的读写,能进行基本的运算功能和程序分支转移。2 )确定指令系统。指令的编码原则须按照图 6.3指令译码中所示的I714为操作码，或扩展操作码 11、10。在本实验中，定义了六条简单的机器指令，格式和功能如下： IN R0 , PORT0000PORT格式:1

42、716 15 14 13 12 11 10功能：输入设备单元中的数据开关所置的数tR0。PORT为输入设备单元的口地址。此指令为双字节指令。 OUT PORT R0格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00001PORT功能：R0t输出设备单元中的锁存器锁存并在数码管显示数据。PORT为输出设备单元的口地址。此指令为双字节指令。 ADD RQ ADDR格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00010ADDR功能：将RO寄存器中的数和存储器 ADR地址单元中的数相加送到 R0中。ADDR为存储器的地址。此指令为双字节指令。 NOT R0格式： 17 I6 I5 I4

43、I3 I2 11 I00011功能：将R0寄存器中的数逻辑取反后又送回R0中。此指令为单字节指令。 STA ADDR, R0格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00100ADDR功能：将R0中的数存储到存储器的 ADR所指的地址单元中。ADDR为存储器的地址。此指令为双字节指令。 JMP DATA格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00000DATA功能：将要执行的指令无条件转移到DATA所指的单元。DATA为一个立即数。此指令为双字节指令。上述六条指令中，、属于I/O访问指令，、属于算术逻辑运算指令，属于存储器访问指令， 属于转移指令。第、条访问存储器采用直接寻址，第条采用立即数寻址。由于本实验仪的开放型结构，导致其指令系统的设计具有较大的灵活性，因此实验系统没有做相应的固 定汇编软件。所以，所有的程序设计，均是按照自己设计好的指令系统，手工编写机器码，这样可以让用户 更真切、更感性地认识到计算机的工作过程和原理。3）确定总体结构和数据通路。基本模型机的数据通路图如