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（） ，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 位并行加法器来实现。 通过本实验可以让 学生对

2、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U1774LS245图4-1运算器实验电路图OOOODOD1z3,(*右1Izy I JLU E 逅=一旨2判！3活©対旧殳芒吃12si aa &吕冏円二吕；：胃旨74ALS27374ALS2T3F-tizaFkhM IK:au:XH!iB£111474HC1

3、81l 口74HC181-s&-am5T kH!-,JT g 弹aw匚：UllHiT-11S02I ITE. RT41S0S2. 实验数据流图3. 实验原理运算器实验是在 单元进行；单板方式下，控制信号，数据，时序信号由实验仪的逻辑开关电路和时序发生器提供，7- 0八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来进行控制，7-0八个逻辑开关由可视化实验平台提供数据信号。(1) 1, 2:运算暂存器，(2) 1:控制把总线上的数据打入运算暂存器 1,高电平有效。(3) 2:控制把总线上的数据打入运算暂存器 2,高电平有效。(4) S3

4、, S2, S1, S0: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) : = 0表示运算时最低位加进位 1;= 1则表示无进位。(7) -:控制运算器的运算结果是否送到总线，低电平有效。(8) -:控制8位数据开关7-0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

5、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 实验前应将输出信号与相连接。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；同时将位于设计区一上方 POK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 1 区有四个 f04 状态设置，在进行实验时 应

6、保证 f04 四个信号输出只能有一个信号输出，及 f04 只有一开 关在的位置。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 区的 J1 跳线开关应在右侧状态。 说明：开关；标识符应为“” 注意事项：；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，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：=1, -= 1, R0-= 1, R1-= 1, R2= 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 1 ， 2 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

7、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1, 2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”的地方表示不需要按单次脉 冲 P0。表1运算器实验步骤与显示结果表S3S2S1S0M127 0D7D0P0注释X X X XXX000155H55HX X

8、X XXX0001X X X XXX100155H55H向1送数X X X XXX0101T向2送数1 1 1 11X001055H读岀1数1 0 1 01X0010读岀2数X X X XXX1001T向1送数X X X XXX010155H55H向2送数0 0 0 0010010算术运算0 0 0 0000010算术运算0 0 0 01X001055H逻辑运算0 0 0 1010010算术运算0 0 0 100001000H算术运算0 0 0 11X001000H逻辑运算0 0 1 0010010算术运算0 0 1 0000010算术运算0 0 1 01X001055H逻辑运算0 0 1 1

9、010010算术运算0 0 1 100001000H算术运算0 0 1 11X001000H逻辑运算运算器实验时，把与T4信号相关而本实验不用的 0, 1, 2接低电平， 否则影响实验结果。其它注意事项：进行系统方式实验时应注意如下几点：实验前应将输出信号与相连接。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、P0K P1K P2K都置成系统方式；4、 信号连接线必须对应连接好。 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 地址指针地址总线地址总线（在实验机右侧中部）数据总线数据总线（在实验机右侧中部

10、）运算暂存器1运算暂存器 1运算暂存器2运算暂存器 2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）=_15116*RC盟/誥盂 酗呀»4 EM.DIffi7/ >-

11、r . JUlf Pri_raa.74ALS27J *2. 实验原理存贮器实验电路由（6116）, （74273）等组成。7-0为逻辑开关量， 与产生地址和数据；寄存器输出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。当为高电平，一为低电平，T3信号上升沿到来时，开关 7-0产生的地址信号送入地址寄存器。当为低电平，为咼电平，一为低电平，T3上升沿到来时，开关7-0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，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，控制信号受时序信

12、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，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=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，其它单兀的步骤同表格相同。表中带一的地方表示需要按一一 次单次脉冲P0。注意：表中列出的总线显示 D7 D0及地址显示A7A0,显示情况是： 在写入地址时，由7 0开关量地址送至 D7- D0,总线显示7 0开关量， 而

13、A7 A0则显示上一个地址，在按P后，地址才进入，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7 0D7 D0P0A7 A0注释011100H00H00H地址00写入000100H00H00H数据00写入011110H10H10H地址10写入000110H10H10H数据10写入011100H00H00H地址00写入100000H00Hf00H读011110H10Hf10H地址10写入100010H10Hf10H读011140H40Hf40H地址40写入0001f40H数据写入011142H42Hf42H地址42写入000155H55Hf42H数

14、据55写入011144H44Hf44H地址44写入0001f44H数据写入011140H40Hf40H地址40写入100040Hf40H读内容011142H42Hf42H地址42写入100042H55Hf42H读内容011144H44Hf44H地址44写入100044Hf44H读内容说明：实验机中符号“”；当信号为“ 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07数据输入开关向1、2预置数据，做运算后将结果存入，并实 现任一单元的读出。例如：将数据做如下

15、操作44结果放在的单元44H结果放在的单元三、实验原理：1. 实验电路2. 实验原理数据通路实验是将前面进行过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，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12S3S2S1S0M7 f 0A7A0D0 D7单次按钮P注释0

16、111010X144H44H44H存入1011X001X1存入2101X00011101112=（或运算）101X001111011存入2101X0000110111 ® 2 =（异或运算）101X010011011f 44Hf存入 1; 1 ® 2= 44H011X100X1f地址存入1001000101011f2内容存入0111100X1f地址存入1001000111111f1内容存入0111100X1f地址存入1100010X1f读内容送10111100X1f地址存入1100001X1f读内容送20111100X1地址存入0101000X1数据存入0111100X1地

17、址存入0101000X100H00H数据00H存入表 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“-”的地方表示需要按单次脉冲 P,无“-”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 微程序控制器实验一、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。二、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、强迫读、

18、强迫写的微指令流程，并观察微地址的变 化。三、实验原理：3.1 实验电路图w2764Q6SSB8b3LiHt* J* ja fu禅 LSM4更七1-2-LL卅卅IW呻Id - 1 4 1 F=*gm 叭£UW43I4 严7L -图4-4微程序控制器电路图3.2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 4-4，4-0为微地址寄存器。控制存贮器由3片2764组成，从而微指令

19、长度为 24位。微命令寄存器为20位，由2片8D触发器74273和1片4D触发 器74175组成。微地址寄存器5位，由3片正沿触发的双D触发器7474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)7, 6，5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入到微指令寄存器和微地址寄存器。(即P2)为清零信号。当为低电平时，微指令寄存器清零， 微指令信

20、号均无效。微指令格式见下表：表4-4微指令格式表23 2221 :20191817161514131211S3 S>2S1S0M12选择运算器运算模式打入片选写打入:R0打入1打入2打入109876543210今AP (1)43210+ 1打入 :耳算器结貝送总线内容送总线9内容送总线开关内容送总线判别字下一微指令地址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阳1FI0011RAM ARF 1D100KAM ?USOOQOlI CUTSPC f AFJC + i11)101RAM PC0W01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 0

22、0001。微指令地址00001及00010的两条微指令是公用微指令。 微 指令地址00001的微指令执行的是的内容送地址寄存器及加 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）7，6，5,修改微地址01000,产生下一 条微指令地址，不同的指令（乙6, 5也就不同）产生不同的下 一条微指令地址。在 7，6，5为000 （即无指令输入时），仍执行 01000 的微指令。从而可对进行连续读操作。当执行完一条指令的全部微指令，

23、 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 25， 26，27 模拟指令的代码（即 7，6，5），不断改变 25，26，27 状 态，模拟不同的指令，从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，强迫读，强迫写的微指

24、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 40 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“”和“”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“”信号设置成低电平。3、：微程序控制器的微地址修改信号，微地址修改为10000，使机器处于写状态。4、：微程序控制器的微地址修改信号，微地址修改为01000，使机器处于读状态。（1）观察时序信号将，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

25、原理将，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。将置0使微程序控制器输出 微地址。，置 11，将 7 置 0， 6 置 0， 5 值 0，表示无指令输入。 实验步骤如下：1,按一次P2 （清零按钮），使4 0为00000。2，按一次 P0 执行微指令地址为 00000 的启动程序，给出一 条微指令地址 4 0 为 00001 。3, 将7, 6, 5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

26、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 4 0显示为00001时，置7, 6, 5 = 010 为加法指令的若干条微指令, 直至执行到微地址 4 0 显示 00001 结束。5, 重复 4 执行 7, 6, 5 为 011（存贮器存数指令）的指令6，重复 4执行为执行 7，6，5为 100（输出指令）的指令。 7，重复 4执行 7，6，5为 101（无条件转移指令）的指令。 8，在执行到微地址 40 显示为 00001 时，或在开机时，按 清零键P2使4 0显示为00000,置7= 0, 6 =

27、 0, 5= 0，置1 , 置 1 ，把开关从“ 1 ”“0”“ 1 ”，使微地址 40显示 10000， 强迫处于写,执行微指令地址为 10000, 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, 以便不断对写入数据, 直到有清零信号作用时 才停止。9,按清零键 P2,使4 0显示为00000，置7, 6, 5= 000, =1,=1,把开关从“ 1”“0”“1”,使微地址 40显示 01000,强迫机器处于读, 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。

28、执行时 为循环重复执行微指令,不断读内容。（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，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

29、， 数据通路的控制信号全 部由微程序控制器自动完成。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中， 通过运行 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 。将信号置成低电平“ 0 ”。在做模型机 实验时应将“”和“”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： （开关位置处于单板方式的位置有如下几 个：

30、）S3、S2、S1、S0、M、1、2、 、R0、0、1、2、 、7、 6、 5、 R1、R2、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：）、 、7、6、 5、4、3、2、 1、0、 、 、；1、J1 跳线位置应在 左 侧连接。2、 实验在系统机上进行时，应将“”信号设置成低电平。通过逻辑开关 30（即）将从“ 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。再 通过逻辑开关 31（即），将从“ 1”“ 0”“ 1”，使微程序控 制器的指令地址为0

31、1000，强迫机器处于读，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）A ,。指令码20, A指RO,指7 - 0上的数据输入到 R0寄存器。是输入指令（2）A,（）。指令码40 , A指R0,为存贮器地址。将 R0寄存器的内容与内存中以为地址单元内数相加，结果送R0,是加法指令。（3） （），A。指令码60，A指R0,为存贮器地址。将 R0寄 存器的内容存到以为地址的内存单元中。（4），（）。指令码80（），为数据总线，为存贮器地址。 将内存中以为地址的数据读到总线上。（5）。指令码A0。

32、指存贮器地址。程序无条件地转移到所 指定的内存单元地址。（6 ）存贮器写命令。（7 ）存贮器读命令。（三）存贮器写操作（1）所写程序（输入指令）（加法指令）（存贮器存数指令）（输出指令）（无条件转换指令）00开始R0，R0，（）（），R0，（）（2）起始地址从地址指令码注释0020J 090140J 0B03600A0580J 0007A009550A（3）操作过程26, 23, 24, 30, 31 设置为 01111，即=0。= 11 为单步状 态，=1,= 1。7-0 设置 00000000。按清零键P2, 30从“ 1”一“ 0”-“1” 即卩，这时，4 0显示 为10000,然后按表

33、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7-0 （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, 只要在开始用开关置 4为“ 1”，4-0显示为10000, 7- 0开关 置30H,写过程相同。不同之处在于显示地址为 30 3,总线显 示'为30 3。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=0,= 11,= 1,= 1，为单步操作。从“ 1”-“ 0”- “1 ”即，此时，4 0 显示为 01000。

34、存贮器读操作是在单步状态下进行。同样只需按表6操作0-7及按P0 （单步操作）表5存贮器操作过程及显示结果表P070A7 A0D7D04070T00H10000T00H1000100HT20H00H01H1001001HT00H20H1000101HT40H01H02H1001002HT01H40H1000102HT09H02H03H1001003HT02H09H1000103HT60H03H04H1001004HT03H60H1000104HT004H05H1001005HT04H01000105HT80H05H06H1001006HT05H80H1000106HT006H07H100100

35、7HT06H01000107HTA0H07H08H1001008HT07HA0H1000108HT00H08H09H1001009HT08H00H1000109HT55H09H010010009H55H100010T00100100T0100010表6存贮器读操作过程及显示结果表P070A7 A0D7D0407000H01000T00H0111000HT00H01H0111101HT00H20H0111001HT01H02H0111102HT01H40H0111002HT02H03H0111103HT02H09H0111003HT03H04H0111104HT03H60H0111004HT04

36、H05H0111105HT04H00111005HT05H06H0111106HT05H80H0111006HT06H07H0111107HT06H00111007HT07H08H0111108HT07HA0H0111008HT08H09H0111109HT08H00H0111009H09H001111009H55H01110000011110001110000011110001110000011110在处，程序未读出时是随机数，当执行后读方法读出时，处显示指 7-0 +( 09H)即 8A+ 55=o如果程序写在30H单元内，只需在开始时将7- 0开关置30H, A7- A0显示则从30H开

37、始，其它不变。(五) 执行过程执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=0, = 11,= 1,= 1,按清零键P2。然后按表7 进行操作，操作只需对 0-7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P070A7 A0D7D04070000000000H0000100HT00H01H0001001HT(8A)00H20H0100101HT00H80000101HT01H02H0001002H01H40H0101002H02H03H0001103H09H55H0010003H09H55H0010103H09H80011003H09H0000

38、103H03H04H0001004H03H60H0101104H04H05H0011105H01011005H00000105H05H06H0001006H05H80H0110006H06H07H1001107H01010007H00000107H07H08H0001008H07HA0H0110108H08H09H1010109H08H00H0000109H(六) 运行情况：(1) 先执行R0，输入指令 将开关8A送入R0寄存器。(2) 执行R0，()加法指令将存贮器地址09中的内容(55)同R0中的数据(8A)相加， 结果为送R0寄存器。(3) 执行()，R0指令将RO的内容送以为地址的内存

39、，为 0B,送R0存储器0B 中。（4）执行 ，（）指令将为地址的内容送总线，为 0A中存，送总线OO 地址。（5）执行 指令 无条件转换到以为地址的内存中执行指令。转移到 再执行R0，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，1

40、75CLRI图4-6时序发生器及启停电路其中时序电路由1/2片7474、1片74175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,其中为时钟输入端，时钟频率可从F0、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，使T1-T4信号输出可控。上图中启停电路由1/2 片7474、7400及1个二输入与门构成。，为单步停机控制信号，当其中1个或2个都为高电平“ 1”时，此时，时序发生器处于停机或单步状态，即每按一次启

41、动按 钮P0 （P0和0;实验时需用导线将与连接起来）产生一拍时 序信号T1, T2, T3, T4。当，都为低电平时，按一次启动按钮 P0,产生连续时序信号，接 P2作清除按钮。连续输出时序波形 如图所示。nnFtTtT4n图4-7 连续输出时序波形图T1, T2, T3, T4有两组输出信号，以提高负载能力。因此时 序信号T1- T4将周而复始地发送出去。如果实验系统处于系统方式下，当进入“单步”方式命令键 时管理令“、”处于单步控制方式，机器便处于单步运行状态， 即此时只发送一个周期的时序信号就停机。利用单步方式，每次只读一条微指令，可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。另外当机器

42、连续运行时，如果按动“停机方式”命令键管理 令工作方式处于停机状态，也会使机器停机。实验七 基本模型机设计与实现一、实验目的1 在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其系统地 组成一台基本模型计算机。2 为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调 试掌握整机概念。二、实验设备 计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。三、实验内容1实验原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是以人为模拟产生 为主，而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元的控 制信号，实验特定指令的功能。这里，计算机数据通路的控制将 由微程序控制器来完成， 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

43、部由微指令组成的序列来完成， 即一条机 器指令对应一个微程序 。本实验采用五条机器指令： 输入、二进制加法、存数、输出、无条件转移，其指令格式如下前四位为操作码 ：助记符机器指令码说明0010 0000“ ”中的开关状态R00100 0000XXXXXXXXRO + 00110 0000XXXXXXXXRO 1000 0000xxxxxxxx1010 0000xxxxxxxx 其中为单字节8位，其余为双字节指令,xxxxxxx x为对应的二进制地址码。根据以上要求设计数据通路框图，如附录2图所示。系统涉及到的微程序流程图如下图所示：OKWl01010PChRPC 4-1F OOOllRAM AHRDq；DOlCiORAM