计算机组成原理全部实验

1、计算机组成原理讲义计算机科学技术系王玉芬2012年11月3日基础实验部分 该篇章共有五个基础实验组成，分别是： 实验一 运算器实验 实验二 存储器实验实验三 数据通路组成与故障分析实验实验四 微程序控制器实验实验五 模型机 CPU 组成与指令周期实验实验一 运算器实验运算器又称作算术逻辑运算单元（ ALU ），是计算机的五大基本组成部件之 一，主要用来完成算术运算和逻辑运算。运算器的核心部件是加法器， 加减乘除运算等都是通过加法器进行的， 因此， 加快运算器的速度实质上是要加快加法器的速度。机器字长 n 位，意味着能完 成两个 n 位数的各种运算。就应该由 n 个全加器构成 n 位并行加法器来

2、实现。 通过本实验可以让学生对运算器有一个比较深刻的了解。一、实验目的1掌握简单运算器的数据传输方式。2掌握算术逻辑运算部件的工作原理。3. 熟悉简单运算器的数据传送通路。4. 给定数据，完成各种算术运算和逻辑运算。二、实验内容：完成不带进位及带进位的算术运算、逻辑运算实验 总结出不带进位及带进位运算的特点。三、实验原理：1. 实验电路图DIP1图4-1运算器实验电路图onDEIDonA | V UB iV "-34EfiTSSTOSW71Z3二L1r4h SJ.-二M0-000s1>口ffjLI1 c>4;11 1.s|L.fa-s£X.-."Mr&

3、#187;划rakp 単旨口 g 芯歹r-Jstala74HC181r it b£:严_>力UQh ；Fls1r、3二Tri h=iy5aan1E474ALS273：' kDDrv ；：U11De-j g 'Sf輕Hb lp-h短 唇 TH匸74HC1811-3K£aV：CM广 <_ T1 >h Ji±LT4LEeit1 lifiH h11T-UxiJIE11T*1 iLSOS2. 实验数据流图CNS1S2图4-2运算器实验数据流图3. 实验原理运算器实验是在 ALU UNIT 单兀进行； 单板方式下，控制信号，数据，时序信号由实

4、 验仪的逻辑开关电路和时序发生器提供，SW7 -SWO八个逻辑开关用于产生数据，并发送到总线上；系统方式下，其控制信号由系统机实验平台可视化软件通过管理CPU来进行控制，SW7 - SWO八个逻辑开关由可视化实验平台提供数据信号。(1) DR1，DR2 :运算暂存器，(2) LDDR1 :控制把总线上的数据打入运算暂存器 DR1，高电平有效。(3) LDDR2 :控制把总线上的数据打入运算暂存器 DR2，高电平有效。(4) S3， S2， S1，SO:确定执行哪一种算术运算或逻辑运算(运算功能表见附录1 或者课本第49页)。(5) M : M = 0执行算术操作；M = 1执行逻辑操作。(6)

5、 /CN : /CN = 0表示ALU运算时最低位加进位1 ; /CN = 1则表示无进位。(7) ALU BUS:控制运算器的运算结果是否送到总线 BUS，低电平有效。(8) SW BUS :控制8位数据开关SW7 SW0的开关量是否送到总线，低电平有 效。四、实验步骤:实验前首先确定实验方式(是手动方式还是系统方式)，如果在做手动方式实验则将方式选择开关置手动方式位置(31个开关状态置成单板方式)。实验箱已标明手动方式和系 精彩文档统方式标志。所有的实验均由手动方式来实现。如果用系统方式，则必须将系统软件安装 到系统机上。将方式标志置系统模式位置。学生所做的实验均在系统机上完成。其中包括

6、高低电平的按钮开关信号输入，状态显示均在系统机上进行。下面实验以手动方式为例进 行。我们相信学生在手动方式下完成各项实验后，进入系统方式会变的更加得心应手。具体步骤如下：1 实验前应将 MF OUT 输出信号与 MF 相连接。2如果进行单板方式状态实验， 应将开关方式状态设置成单板方式； 同时将位于 EDA 设计区一上方 P0K 开关设置成手动方式位置， P1K ，P2K 开关位置均设置成手动 方式位置。3 如果进行系统方式调试，则按上述方式相反状态设置。4 频率信号输出设置：在 CPU1 UNIT 区有四个 f0-f4 状态设置，在进行实验时应 保证 f0-f4 四个信号输出只能有一个信号输

7、出， 及 f0-f4 只有一开关在 On 的位置。5 不管是手动方式还是系统方式， 31 个按钮开关初始状态应为“ 1”即对应的指示 灯处于发光的状态。6 .位于UPC UNIT区的J1跳线开关应在右侧状态。说明：开关 ALBUS；SW BUS 标识符应为“ /AL-BUS;/SW-BUS ”注意事项：AL BUS；SWBUS 不能同时按下；因为同时按下会发生总线冲突，损坏器件。实验前把 TJ，DP 对应的逻辑开关置成 11 状态（高电平输出），并预置下列逻辑电平 状态：/ALU BUS = 1 , /PC BUS = 1 , RO BUS= 1 , R1 BUS= 1 , R2- BUS=

8、1 时 序发生器处于单拍输出状态，实验是在单步状态下进行 DR1 ， DR2 的数据写入及运算， 以便能清楚地看见每一步的运算过程。实验步骤按表1进行。实验时，对表中的逻辑开关进行操作置1或清0,在对DR1 , DR2存数据时，按单次脉冲P0 （产生单拍T4信号）。表1中带X的为随机状态，无论是 高电平还是低电平，它都不影响运算器的运算操作。总线 D7 D0 上接电平指示灯，显示 参与运算的数据结果。表中列出运算器实验任务的步骤同表 4 相同， 16 种算术操作和 16 种逻辑操作只列出 了前面4种，其它实验步骤同表4相同。带“T”的地方表示需要按一次单次脉冲 P0，无 “T”的地方表示不需要

9、按单次脉冲P0 o表1运算器实验步骤与显示结果表S3S2S1S0M/CnLDDR1LDDR2SWBUSAL BUSSW7SW0D7D0P0注释X X X XXX000155H55HX X X XXX0001AAHAAHX X X XXX100155H55HT向DR1送数X X X XXX0101AAHAAHT向DR2送数1 1 1 11X0010XXH55H读出DR1数1 0 1 01X0010XXHAAH读出DR2数X X X XXX1001AAHAAHT向DR1送数X X X XXX010155H55HT向DR2送数0 0 0 0010010XXHAAH算术运算0 0 0 0000010X

10、XHABH算术运算0 0 0 01X0010XXH55H逻辑运算0 0 0 1010010XXHFFH算术运算0 0 0 1000010XXH00H算术运算0 0 0 11X0010XXH00H逻辑运算0 0 1 0010010XXHAAH算术运算0 0 1 0000010XXHABH算术运算0 0 1 01X0010XXH55H逻辑运算0 0 1 1010010XXHFFH算术运算0 0 1 1000010XXH00H算术运算0 0 1 11X0010XXH00H逻辑运算运算器实验时，把与T4信号相关而本实验不用的LDRO , LDR1 , LDR2接低电平, 否则影响实验结果。其它注意事项

11、：进行系统方式实验时应注意如下几点：实验前应将MF-OUT输出信号与MF相连接。1、检查通讯电缆是否与计算机连接正确。2、开关方式状态应置成系统方式；（31个开关）。3、POK、P1K、P2K都置成系统方式；4、信号连接线必须一一对应连接好。即在实验机左上方的信号接口与实验机右下方 的信号接口分别一一对应连接。左上方右下方地址指针址指地址总线地址总线（在实验机右侧中部）数据总线数据总线（在实验机右侧中部）运算暂存器DR1运算暂存器运算暂存器DR2运DRa存器微地址微地址检查完毕可以通电；注意事项：1、计算机屏幕上所有的按钮与实验机上的按钮完全对应。2、在做实验时，要保证总线不发生冲突。即对总线

12、操作时只有一个操作状态有效。3、运算器、存储器、数据通路，三个实验按操作步骤操作即可实验二 、存储器实验一、实验目的1. 掌握存储器的数据存取方式。2. 了解 CPU 与主存间的读写过程。3. 掌握半导体存储器读写时控制信号的作用。二、实验内容：向 RAM 中任一存储单元存入数据；并读出任一单元的数据三、实验原理1.实验电路（见下图）VTTJ>ni 陀o|d1.Vv vvvvvH 4 I J *h i>«JHCJ >L» ALS>>LZ-l*1M!1>LHMTT"-S-pLd>LS-匸'Az6116VEE"

13、;r74ALS271 *忑6$占目st2.实验原理存贮器实验电路由RAM (6116 ), AR (74LS273 )等组成。SW7 SWO为逻辑开关 量，与产生地址和数据；寄存器 AR输出A7 A0提供存贮器地址，通过显示灯可以显示 地址，D7 DO为总线，通过显示灯可以显示数据。当LDAR为高电平，SW BUS为低电平，T3信号上升沿到来时，开关 SW7 SW0 产生的地址信号送入地址寄存器 AR。当CE为低电平，WE为高电平，SW BUS为低电 平, T3上升沿到来时，开关SW7 SW0产生的数据写入存贮器的存贮单元内，存贮器为 读出数据，D7 DO显示读出数据。实验中，除T3信号外，C

14、E, WE，LDAR，SW BUS为电位控制信号，因此通过对 应开关来模拟控制信号的电平，而 LDAR，WE控制信号受时序信号T3定时。四、实验步骤（在完成一个实验后，应将所有的信号状态置成“ 1 ”高电平状态）实验前将TJ, DP对应的逻辑开关置成11状态（高电平输出），使时序发生器处于单 拍输出状态，每按一次P0输出一拍时序信号，实验处于单步状态，并置 ALU BUS= 1。实验步骤按表2进行，实验对表中的开关置1或清0，即对有关控制信号置1或清0。表格中只列出了存贮器实验步骤中的一部分，即对几个存贮器单元进行了读写，其它单元的步骤同表格相同。表中带-的地方表示需要按一次单次脉冲P0。注意

15、：表中列出的总线显示D7 D0及地址显示A7 A0,显示情况是：在写入RAM 地址时，由SW7 SW0开关量地址送至D7 D0,总线显示SW7 SW0开关量，而A7 A0则显示上一个地址，在按 P后，地址才进入RAM，即在单次脉冲（T3）作用后， A7 A0同D7 D0才显示一样。表2存贮器实验步骤显示结果表SWLDARCEWESW7 D7 D0P0A7 A0注释SW0BU011100H00H00H地址00写入AR000100H00H00H数据00写入 RAM011110H10H10H地址10写入AR000110H10Hf10H数据10写入 RAM011100H00Hf00H地址00写入AR1

16、00000H00Hf00H读RAM011110H10Hf10H地址10写入AR100010H10Hf10H读RAM011140H40Hf40H地址40写入AR0001FFHFFH40H数据FF写入RAM011142H42H42H地址42写入AR000155H55H42H数据55写入RAM011144H44Hf44H地址44写入AR0001AAHAAHf44H数据 AA写入 RAM011140H40Hf40H地址40写入AR100040HFFHf40H读RAM内容011142H42Hf42H地址42写入AR100042H55Hf42H读RAM内容011144H44Hf44H地址44写入AR100

17、044HAAHf44H读RAM内容说明：实验机中符号“ CE”；当CE信号为“0”低电平时，表示存储器6264的数据输入为有效状态。实验三、数据通路组成与故障分析实验一、实验目的熟悉计算机的数据通路掌握数据运算及相关数据和结果的存储的工作原理二、实验内容：利用sw0-sw7数据输入开关向DR1、DR2预置数据，做运算后将结果存入RAM，并 实现任一单元的读出。例如：将数据做如下操作44H+AAH=EEH结果放在 RAM 的AAH单元44H ®EEH=AAH结果放在 RAM 的ABH单元三、实验原理：1.实验电路 e厂B 口Z3r.j1侖 【ar一2.实验原理数据通路实验是将前面进行过

18、的运算器实验模块和存贮器实验模块两部分电路连在一起组成的。原理图见图7实验中，除 T4 ，T3 信号外，所有控制信号为电平控制信号，这些信号由逻辑开关 来模拟，其信号的含义与前两个实验相同。我们按图 7 进行实验。四、实验步骤（在完成一个实验后，应将所有的信号状态置成“ 1 ”高电平状态）实验前将 TJ，DP 开关置 11 ，使时序发生器处于单拍状态，按一次 P 时序信号输出一拍信号，使实验为单步执行。实验步骤见表 3 。表3数据通路实验过程表SW TBUSALU tBUSCEWELDARLDDR1LDDR2S3S2S1S0M/CNSW7 tSW0A7 A0D0 D7单次按钮P注释011101

19、0XXXXX144HXXXX44H44H存入DR1011X001XXXXX1AAHXXXXAAHAAH存入DR2101X000111011XXHXXXXEEHDR1+DR2 = EEH（或运算）101X001111011XXHXXXXEEHEEH存入DR2101X000011011XXHXXXXAAHDR1 ® DR2 = AAH（异或运算）101X010011011XXHXXXXAAH tfAAH 存入 DR1; DR1 ®DR244H=44H011X100XXXXX1AAHAAHAAHf地址AAH存入AR1001000101011XXHAAHEEHfDR2内容存入RAM

20、0111100XXXXX1ABHABHABH地址ABH存入AR1001000111111XXHABHAAHDR1内容存入RAM0111100XXXXX1AAHAAHAAH地址AAH存入AR1100010XXXXX1XXHAAHEEHf读RAM内容送DR10111100XXXXX1ABHABHABHf地址ABH存入AR1100001XXXXX1XXHABHAAHf读RAM内容送DR20111100xxxzxX1ACHACHACHf地址ACH存入AR0101000XXXXX1FFHACHFFHf数据FFH存入RAM0111100XXXXX1ADHADHADHf地址ADH存入AR0101000XXX

21、XX100HADH00H数据00H存入RAM表 3 中，列出了数据通路组成实验的一部分实验步骤，其它部分同表中的 实验步骤相同，只是实验的数据及存贮单元不同。表中带 X 的内容是随机状态， 它的电平不影响实验结果。表中带“一”的地方表示需要按单次脉冲 P,无“一” 的地方则表示不需要按单次脉冲 P。注意： A7 A0 所接的地址显示情况是按单次脉冲 P 后的状态, A7 A0 的 显示才与表中相同,否则显示的是上一个地址。实验四微程序控制器实验、实验目的熟悉微指令格式的定义。掌握微程序控制器的基本原理。、实验内容:分别完成输入指令、加法指令、存数指令、输出指令、无条件转移指令、强 迫RAM读、

22、强迫RAM写的微指令流程，并观察微地址的变化三、实验原理：=R融甜徉川T? ； ? ? 上1图4-4微程序控制器电路图呻 Z7643.1实验电路图咅6杏舌叢&5耳 1*4ALSmBSSRaBBB Si33533B3BB5GS33S&PESS Fft* J* ja fu74LS2轴la.E-u_ 0 03.2实验原理一条指令由若干条微指令组成，而每一条微指令由若干个微指令及下一微地 址信号组成。不同的微指令由不同的微命令和下一微指令地址组成。它们存放在控制存贮器(2764 )中，因此，用不同的微指令地址读出不同的微命令，输出 不同的控制信号。微程序控制器的电路图见图4-4，UA4

23、 - UAO为微地址寄存器。控制存贮器由3片2764组成，从而微指令长度为24位。微命令寄存器为20位，由2片8D触发器74LS273和1片4D触发器74LS175 组成。微地址寄存器5位，由3片正沿触发的双D触发器74LS74组成，它们带 有清零端和预置端。在不判别测试的情况下， T2时刻打入的微地址寄存器内容 为下一条指令地址。在需要判别测试的情况下，T2时刻给出判别信号P (1 )= 1及下一条微指 令地址01000。在T4上升沿到来时，根据 P (1) IR7，IR6，IR5的状态条件 对微地址01000进行修改，然而按修改的微地址读出下一条微指令，并在下一 个T2时刻将读出的微指令打

24、入到微指令寄存器和微地址寄存器。CLR (即P2)为清零信号。当CLR为低电平时，微指令寄存器清零，微指 令信号均无效。微指令格式见下表：表4-4微指令格式表23222120191817161514131211S3S2S1S0M/CNLOADCEWELDROLDDR1LDDR2LDIR选择运算器运算模式打入PCRAMRAM写打入打入打入打入IR片选R0DR1DR2WEEP?C 竝caoooRDC11：0PC-iKPC J 1叫3 -U.UIPl+ I?C 如PC+ LfD01111.1110PChaRPC-ARQOQ01FC + lf 00611RAVI AFF OOlOtJRAMDES1f

25、06101RO f DPA1F O'Ol 10AUJ f FLODOO 01r 0011LFLAM ARWL】f 10110RD f RAM00001OiLOO01101109876543210LDPCLDARALUBUSPCBUSR0 BUSSW BUSP (1 )UA4UA3UA2UA1UA0PC+ 1打入AR运算器结果送总线PC内容送总线R0内容送总线开关内 容送总 线判别字下一微指令地址图4-5微指令流程图如图4-5所示，微程序控制器在清零后，总是先给出微地址为00000的微指令（启动程序）。读出微地址为00000的微指令时，便给出下一条微指令地址00001 。微指令地址 00

26、001 及 00010 的两条微指令是公用微指令。微指令地址00001的微指令执行的是PC的内容送地址寄存器AR及PC加1微指令。同时 给出下一条微指令地址 00010 。微指令地址 00010 的微指令在 T2 时序信号是， 执行的是把RAM的指令送到指令寄存器，同时给出判别信号P （1 ）及下一条微指令地址01000，在T4时序信号时，根据P（ 1）IR7, IR6，IR5，修改微 地址 01000 ，产生下一条微指令地址，不同的指令（ IR7， IR6， IR5 也就不同） 产生不同的下一条微指令地址。在 IR7， IR6， IR5 为 000（即无指令输入时） ， 仍执行 01000

27、的微指令。从而可对 RAM 进行连续读操作。当执行完一条指令的全部微指令， 即一个微程序的最后一条微指令时， 均给 出下一微指令地址 00001 ，接着执行微指令地址 00001 ， 00010 的公共微指令， 读下条指令的内容， 再由微程序控制器判别产生下一条微指令地址， 以后的下一 条微指令地址全部由微指令给出， 直到执行完一条指令的若干条微指令， 给出下 一条微指令地址 00001 。实验时 ，先把 J1 插座的短路块向右短接 ，然后用开关 AN25 ， AN26 ， AN27 模拟指令的代码（即IR7, IR6，IR5），不断改变AN25，AN26，AN27状态， 模拟不同的指令， 从

28、而读出不同的微指令。 微指令输出状态由各对应的指示灯显 示。实验用单步的方式，将启动程序 5 条指令，强迫 RAM 读，强迫 RAM 写 的微指令逐条读出。可用电平指示灯显示每条微指令的微命令。从微地址 UA4 UA0 和判别标志上可以观察到微程序的纵向变化。四、实验步骤：在做微程序实验时应将“ UPC OUT ”和“ UBI N ”用 26 芯电缆连起来在进行微程序控制器实验时两种方式（系统方式和单板方式） 31 个开关设 置如下：1、J1 跳线位置应在 右侧连接。2、实验在系统机上进行时，应将“ UP ”信号设置成低电平。3、 SWE:微程序控制器的微地址修改信号，微地址修改为10000

29、,使机器 处于写 RAM 状态。4、 SRD:微程序控制器的微地址修改信号，微地址修改为01000 ,使机器 处于读 RAM 状态。（ 1 ）观察时序信号将TJ, DP置00按单次脉冲按钮P0,使时序信号输出连续波形。（2）观察微程序控制器工作原理将 TJ, DP 置 11 ,微程序控制器处于单步状态,按一次单步按钮产生一拍时 序信号T1，T2，T3，T4。将UP置0使微程序控制器输出微地址。SWE，SRD 置11，将IR7置0 , IR6置0, IR5值0,表示无指令输入。实验步骤如下：1，按一次P2（ CLR清零按钮），使UA4 UA0为00000。2，按一次 P0 执行微指令地址为 00

30、000 的启动程序，给出一条微指令地址UA4UA0 为 00001 。3，将IR7 , IR6, IR5置为001，按一次P0，执行微指令地址 00001的微 指令，同时给出下一条微指令地址 00010，以后再按P0，一直执行到一条指令 的全部微指令结束给出下一条微指令地址 00001 ，输入指令的微指令流程请参 阅附录 3，微指令的微命令输出显示应同附录 3 的微指令代码对应， 微地址的输 出显示也应相同。4，在执行至微地址 UA4 UAO显示为00001时，置IR7, IR6 , IR5 = 010为加法指令的若干条微指令，直至执行到微地址 UA4UA0 显示 00001 结束。5，重复

31、4 执行 IR7， IR6， IR5 为 011 （存贮器存数指令）的指令。6，重复 4 执行为执行 IR7， IR6， IR5 为 100 （输出指令）的指令。7，重复 4 执行 IR7， IR6， IR5 为 101 （无条件转移指令）的指令。8，在执行到微地址 UA4UA0 显示为 00001 时，或在开机时，按清零键P2 使 UA4 UA0 显示为 00000 ,置 IR7 = 0, IR6 = 0, IR5 = 0 , SWE 置 1 , SRD 置 1，把 SWE 开关从“1”“0”“1”，使微地址 UA4UA0 显示 10000 ， 强迫处于 RAM 写，执行微指令地址为 100

32、00 ，10001 ，10010 的三条微指令， 电平指示灯显示微指令的微命令及微地址。 执行时为循环重复执行微指令， 以便 不断对RAM写入数据，直到有CLR清零信号作用时才停止。9，按清零键 P2 , 使 UA4 UA0 显示为 00000，置 IR7 , IR6 , IR5 = 000 ,SWE= 1 , SWD = 1,把 SRD 开关从 “ 1 ” “0” “ 1 ” ,使微地址 UA4 UA0 显示 01000 强迫机器处于 RAM 读 执行微指令地址为 01000 01110 01111 的三条微指令 电平指示显示微指令的微命令及微地址。 执行时为循环重复执行 微指令 不断读 R

33、AM 内容。（3）连续方式读出微指令将时序发生器处于连续时序循环状态 就可连续读出微指令。将 TJ DP 置 00 按 P0 时序发生器连续输出时序信号。此时 微程序控制器按某一序列的微 指令地址固定的重复地读出微指令序列。实验五 模型机 CPU 组成与指令周期实验一、实验目的 将运算器模块，存贮器模块、微程序控制器模块组合在一起，联成一台简单 的计算机。用微程序控制器控制模型机的数据通路。二、实验内容执行由 5 条指令组成的简单程序，掌握指令与微指令的关系，建立计算机的 整机概念。三、实验原理前面几个实验中， 控制信号是由实验者用逻辑开关来模拟， 以完成对数据通 路的控制。而这次实验，数据通

34、路的控制信号全部由微程序控制器自动完成。CPU 从内存取出一条机器指令到执行指令的一个指令周期， 是由微指令组成 的序列来完成，取一条机器指令对应一个微程序。 我们将 5 条机器指令及有关数 据写入 RAM 中，通过 CPU 运行 5 条机器指令组成的简单程序，掌握机器指令 与微指令的关系。四、实验步骤（一）实验设置实验时 ，（在完成一个实验后，应将所有的信号状态置成“ 1”高电平状态） 将 J1 设置成左侧连接。将 UP 信号置成低电平“ 0”。在做模型机实验时应 将“ UPC-OUT ”和“ UBIN ”用26 芯电缆连接起来。1、对 31 个开关设置应按下面方式设置：单板方式位置：（开关

35、位置处于单板方式的位置有如下几个： ）S3、S2、S1、S0、M 、/CN 、LDAR、CE、WE、LDDR1 、LDDR2 、SW-BUS 、ALU-BUS 、LDPC、LOAD 、 、PC-BUS 、R0-BUS 、LDIR、LDR0、LDR1、LDR2、 、IR7、IR6、IR5、R1-BUS、R2-BUS 、P(1)； 系统方式位置：(开关位置处于系统方式的位置有如下几个： )、 、UP、KSW7 、KSW6 、KSW5 、KSW4 、KSW3 、KSW2 、KSW1 、KSW0 、 、 DP 、TJ、 、SWE、 SRD；1、J1 跳线位置应在 左侧连接。2、实验在系统机上进行时，应

36、将“ UP”信号设置成低电平。通过逻辑开关AN30 (即SWE)将SWE从“ 1 ” “ 0 ” “ 1 ”，使微程序控制器的微指令地址为 10000 ，强迫机器处于 RAM 写，重复执行微指令地址为 10000 ， 10001 ， 10100 微指令，把所写的程序写入 RAM 。再通过逻辑开关 AN31 (即SRD)，将SRD从“ 1 ” “ 0 ” “ 1”，使微程序控制器的指令地址为 01000 , 强迫机器处于 RAM 读，执行微指令地址 01000 ，01110 ，01111 的微指令。 读 出所写的程序，以校对写入的程序和数据是否正确，然后再运行程序。(二) 指令系统：(1) IN

37、 A , DATA。指令码 20 , A 指 R0, DATA 指 SW7 SW0 上的数据 输入到 R0 寄存器。是输入指令。(2) ADD A ，(ADD )。指令码 40 ADD ， A 指 R0， ADD 为存贮器地址。将R0寄存器的内容与内存中以 ADD为地址单元内数相加，结果送R0,是加法 指令。(3) STA (ADD ), A。指令码60 ADD , A指R0, ADD为存贮器地址。将R0寄存器的内容存到以ADD为地址的内存单元中。（4）OUT BUS，（ADD ）。指令码 80（ADD），BUS 为数据总线，ADD 为存贮器地址。将内存中以 ADD为地址的数据读到总线上。（5

38、）JMP ADD。指令码A0 ADD。ADD指存贮器地址。程序无条件地转 移到ADD所指定的内存单元地址。（6）WE存贮器写命令。（7）RD存贮器读命令。（三）存贮器写操作（1 ）所写程序INR0，DATA（输入指令）ADDR0，（ ADD）（加法指令）STA（ADD），R0（存贮器存数指令）OUTBUS，（ADD）（输出指令）JMPADD（无条件转换指令）（2）起始地址从00开始地址指令码注释0020add J 090140 addadd J 0B0360 addadd J 0A0580 addadd J 0007A0 add09550AAA（3 ）操作过程AN26 , AN23 , AN2

39、4 , AN30 , AN31 设置为 01111，即 UP = 0。DP, TJ= 11 为单步状态，SWE= 1 , SRD= 1。SW7 SW0 设置 00000000。按清零键P2 , AN30从“1 ”一“ 0 ” “1 ”即，这时，UA4 UA0显示为 10000，然后按表5进行存贮操作。存贮器写是在单步状态下进行，其控制信号全部由微程序控制器提供，因此只需操作SW7 SW0 （置数据）及按P0 （单步操作）。以上为存贮器写入全过程，起始地址是 00H。如果从30H开始，只要在开始用SWE开关置UA4为“ 1 ”，UA4 UA0显示为10000，SW7 SW0开关 置30H，写过程

40、相同。不同之处在于显示地址为 30 3AH，总线显示为30 3AH。写过程结束后，按清零键 P2。（四）存贮器读操作（在完成一个实验后，应将所有的信号状态置成“1 ”高电平状态）状态设置为 01111，即 UP= 0，DP TJ= 11，SWE= 1，SRD= 1，为单步操作。SRD 从 “1 ” “ 0” “1 ”即，此时，UA4 UA0 显示为 01000。存贮器读操作是在单步状态下进行。同样只需按表6操作SW0 SW7及按P0（单步操作）表5存贮器操作过程及显示结果表P0SW7SWOA7 A0D7 D0UA4UA0PC7PC000H10000T00H1000100HT20H00H01H1

41、001001HT00H20H1000101HT40H01H02H1001002HT01H40H1000102HT09H02H03H1001003HT02H09H1000103HT60H03H04H1001004HT03H60H1000104HT0BH04H05H1001005HT04H0BH1000105HT80H05H06H1001006HT05H80H1000106HT0AH06H07H1001007HT06H0AH1000107HTAOH07H08H1001008HT07HA0H1000108HT00H08H09H1001009HT08H00H1000109HT55H09H0AH1001

42、00AHT09H55H100010AHTAAH0AH0BH100100BH0AHAAH100010BH表6存贮器读操作过程及显示结果表P0SW7SW0A7 A0D7 D0UA4UA0PC7PC000H0100000H0111000HT00H01H0111101HT00H20H0111001HT01H02H0111102HT01H40H0111002H02H03H0111103H02H09H0111003H03H04H0111104H03H60H0111004H04H05H0111105H04H0BH0111005H05H06H0111106H05H80H0111006H06H07H011110

43、7H06H0AH0111007H07H08H0111108H07HA0H0111008H08H09H0111109H08H00H0111009H09H0AH011110AH09H55H011100AH0AH0BH011110BH0AHAAH011100BH0BH0CH011110CH0BHXXH011100CH0CH0DH011110DHXX处显示指在XX处，程序未读出时是随机数，当执行后读方法读出时,SW7 SWO +( 09H )即 8A + 55 = DFH。如果程序写在30H单元内，只需在开始时将SW7 SWO开关置30H , A7 A0显示则从30H开始，其它不变。(五) 执行过程执

44、行过程可以用单步或连续执行。当单步执行时，状态设置为 01111，即 UP = 0，DP，TJ= 11，SWE= 1，SRD = 1，按清零键P2。然后按表7进行操 作，操作只需对SW0 SW7及P0操作，此时J1插座短路块接向左方。表7执行过程操作及显示结果表P0SW7SW0A7 A0D7 D0UA4UA0PC7PC0000000000H0000100HT00H01H0001001HTData(8A)00H20H0100101HT00H8AH0000101HT01H02H0001002HT01H40H0101002HT02H03H0001103HT09H55H0010003HT09H55H0

45、010103HT09H8AH0011003H09HDFH0000103H03H04H0001004H03H60H0101104H04H05H0011105H0BHXXH1011005H0BHDFH0000105H05H06H0001006H05H80H0110006H06H07H1001107H0AHAAH1010007H0AHAAH0000107H07H08H0001008H07HA0H0110108H08H09H1010109H08H00H0000109H（六）运行情况：（1）先执行IN R0 , DATA输入指令将开关8A送入R0寄存器。（2）执行ADD RO，（ ADD ）加法指令将存

46、贮器地址09中的内容（55）同R0中的数据（8A）相加，结果为DF 送R0寄存器。（3）执行 STA（ ADD ），R0 指令将 R0 的内容 DFH 送以 ADD 为地址的内存， ADD 为 0B ，DF 送 R0 存储器 0B 中。（4）执行 OUT BUS ，（ADD ）指令将 ADD 为地址的内容送总线， ADD 为 0A 中存 AA ， AA 送总线。（5）执行 JMP ADD 指令无条件转换到以 ADD 为地址的内存中执行指令。转移到 00 地址。再执行 IN R0 ，DATA 输入指令。扩展实验该篇章是设计性实验共有两个实验组成，分别为:实验六时序与启停实验实验七基本模型机设计与

47、实现实验八带移位运算的模型机设计与实现实验九复杂模型机的设计与实现实验六时序与启停实验一、实验目的1 掌握时序电路的原理2 熟悉启停电路的原理二、实验要求通过时序电路的启动了解以单步、连续方式运行时序电路的过程，观察T1、T2、T3、T4各点的时序波形。三、实验原理实验所用的时序与启停电路原理如图所示，图4-6时序发生器及启停电路其中时序电路由1/2片74LS74、1片74LS175及6个二输入与门、2个二 输入与非门和3个反向器构成。可产生4个等间隔的时序信号T1、T2、T3、T4， 其中MF为时钟输入端，时钟频率可从FO、F1、F2、F3中选择一个，由位于实 验装置左下方的方波信号源提供。学生可根据实验自行选择方波信号的频率。为了便于控制程序的运行，时序电路发生器也设置了一个启停控制触发器CR,使T1- T4信号输出可控。上图中启停电路由 1/2片74LS74