操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 01.doc

課程設(shè)計(jì)目錄一 8位算數(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)1二 移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)5三 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)9四 基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 14五 微控制器實(shí)驗(yàn) 22六 實(shí)驗(yàn)總結(jié)及參考文獻(xiàn) 29（一） 8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路。 2. 驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器（ 74LS181 ）的組合功能。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 DVCC-C8JH組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器通路如圖 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(zhǎng)的 ALU 。運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門（ 74LS245 ）和數(shù)據(jù)總線相連，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個(gè)鎖存器（ 74LS373 ）鎖存，鎖存器的輸入連至數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（“ INPUT DEVICE ”）用來(lái)給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)一三態(tài)門（ 74LS245 ）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(lái)顯示數(shù)據(jù)總線內(nèi)容。 圖中已將用戶需要連接的控制信號(hào)用圓圈標(biāo)明（其他實(shí)驗(yàn)相同，不再說(shuō)明），其中除 T 4 為脈沖信號(hào)，其他均為電平信號(hào)。由于實(shí)驗(yàn)電路中的時(shí)序信號(hào)均已連至“ W/R UNIT ”的相應(yīng)時(shí)序信號(hào)引出端，因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將“ W/R UNIT ”的 T 4 接至“ STATE UNIT ”的微動(dòng)開(kāi)關(guān) KK2 的輸出端，按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖，而 S 3 、 S 2 、 S 1 、 S 0 、 Cn 、 M 、 LDDR 1 、 LDDR 2 、 ALU-B 、 SW-B 各電平控制信號(hào)用“ SWITCH UNIT ”中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，其中 Cn 、 ALU-B 、 SW-B 為低電平有效， LDDR 1 、 LDDR 2 為高電平有效。 圖 1-1 運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖 2. 實(shí)驗(yàn)接線 本實(shí)驗(yàn)用到4個(gè)主要模塊：（1）低8位運(yùn)算器模塊，（2）數(shù)據(jù)輸入并顯示模塊，（3）數(shù)據(jù)總線顯示模塊，（4）功能開(kāi)關(guān)模塊（借用微地址輸入模塊）。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理詳細(xì)接線如下：（1） ALUBUS連EX13；（2） ALUO1連BUS1；（3） BJ2連UJ2；（4） 跳線器J23上T4連SD；（5） LDDR1，LDDR2,ALUB，SWB四個(gè)跳線器拔在左邊；（6） AR跳線器拔在左邊，同時(shí)開(kāi)關(guān)AR拔在“1”電平。3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）按圖 1-2 連接實(shí)驗(yàn)線路并檢查無(wú)誤。圖 1-2 實(shí)驗(yàn)接線圖 （2）開(kāi)電源開(kāi)關(guān)（3）用輸入開(kāi)關(guān)向暫存器DR1置數(shù)。1. 撥動(dòng)輸入開(kāi)關(guān)形成二進(jìn)制數(shù)01100101。（數(shù)據(jù)顯示燈亮為0，滅為1）2. 使SWITCHUNIT單元中的開(kāi)關(guān)SWB=0（打開(kāi)輸入三態(tài)門），ALUB=1（關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門），LDDR1=1，LDDR2=0。3. 按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)KK2，則將二進(jìn)制數(shù)01100101置入DR1中。（4）用輸入開(kāi)關(guān)向暫存器DR2置數(shù)。1.撥動(dòng)輸入開(kāi)關(guān)形成二進(jìn)制數(shù)10100111。（數(shù)據(jù)顯示燈亮為0，滅為1）2.使SWITCHUNIT單元中的開(kāi)關(guān)SWB=0（打開(kāi)輸入三態(tài)門），ALUB=1（關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門），改變lddr1，LDDR2，使LDDR1=0，LDDR2=1。3.按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)KK2，則將二進(jìn)制數(shù)10100111置入DR2中。（5）檢驗(yàn)DR1和DR2中存的數(shù)是否正確。1. 關(guān)閉輸入三態(tài)門SWB=1，打開(kāi)ALU輸出三態(tài)門ALUB=0，并使LDDR1=0，LDDR2=0，關(guān)閉寄存器。2. 置S3，S2，S1，S0，M為11111，總線顯示燈則顯示DR1中的數(shù)。3. 置S3，S2，S1，S0，M為10101，總線顯示器則顯示DR2中的數(shù)。（6）驗(yàn)證74LS181的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（采用正邏輯）。 在給定DR1=35，DR2=48的情況下，改變算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器的功能設(shè)置，填入表1-1中，進(jìn)行驗(yàn)證。表 1-1 74LS181 的邏輯功能表 DR1DR2S3 S2 S1 S0M=0(算術(shù)運(yùn)算)M=1(邏輯運(yùn)算)Cn=1無(wú)進(jìn)位Cn=0有進(jìn)位3535354848480 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 1 1 1 0 01 1 0 11 1 1 0 1 1 1 1F=(35)F=(7D)F=(B7)F=(FF)F=(6A)F=(B2)F=(EC)F=(34) F=(35)F=(7D)F=(B7)F=(FF)F=(6A)F=(B2)F=(EC)F=(34)F=（36）F=(7E)F=(B8)F=(00)F=(6B)F=(B3)F=(ED)F=(35)F=(36)F=(7E)F=(B8)F=(00)F=(6B)F=(B3)F=(ED)F=(35)F=(CA)F=(82)F=(48)F=(00)F=(FF)F=(B7)F=(7D)F=(35)F=(CA)F=(82)F=(48)F=(00)F=(FF)F=(B7)F=(7D)F=(35)注：輸入為 A 和 B ，輸出為 F ，采用正邏輯。（二）移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解移位發(fā)生器74LS299的功能。2. 驗(yàn)證移位控制電路的組合功能。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備DVCC-C8JH組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)原理 圖2-1所示位移位器及其控制電路。其中使用了一片74LS299作為移位發(fā)生器，其8位輸入/輸出端可連接至內(nèi)總線。74LS299移位器的片選控制信號(hào)為299-B，低電平有效。T4為其控制脈沖信號(hào)，由“W/R UNIT”單元中的T4接至“STATE UNIT”單元中的單脈沖發(fā)生器KK2上而產(chǎn)生。S0.S1，M作為移位控制信號(hào)，此移位控制邏輯功能如表 1-2 所示。圖 2-1 移位控制電路原理圖 表 2-2 移位控制電路 功能表 2實(shí)驗(yàn)步驟（1）按圖2-3 連接實(shí)驗(yàn)電路并檢查無(wú)誤。（2）打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。（3）向移位寄存器置數(shù)。1.輸入開(kāi)關(guān)形成二進(jìn)制數(shù)011001011。（或其它數(shù)值）2.使SWITCHUNIT單元中的開(kāi)關(guān)SWB=0，打開(kāi)輸入三態(tài)門。3. 使S0=1，S1=1，并按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)KK2，則將二進(jìn)制數(shù)01101011置入了移位寄存器。4. 使SWB=1，關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門。（4）移位運(yùn)算操作。參照1-2表中的內(nèi)容，先將S1、S0置為0、0，檢查移位寄存器單元裝入的數(shù)是否正確，然后通過(guò)改變S0，S1，M，299-B的狀態(tài)，并按動(dòng)開(kāi)關(guān)KK2，觀察位移結(jié)果。圖 2-3實(shí)驗(yàn)接線圖 （三） 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆侦o態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)方法。二.實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. DVCC-C8JH組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干。2. PC微機(jī)（或示波器）一臺(tái)。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)所用的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器電路原理如圖3-1所示，實(shí)驗(yàn)中的靜態(tài)存儲(chǔ)器由一片6264（2K*8）構(gòu)成，其數(shù)據(jù)線接至數(shù)據(jù)總線，地址線由地址鎖存器（74LS273）給出。地址燈AD0-AD7與地址線相連，顯示地址內(nèi)容。數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)經(jīng)一個(gè)三態(tài)門（74LS245）連至數(shù)據(jù)總線，分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。因地址寄存器為8位，所以接入6264的地址為A7-A0，而高4位A8-A12接地，所以其實(shí)際容量為256字節(jié)。6264有四個(gè)控制線：CS1第一片選線、CS2第二片選線、OE讀線、WE寫(xiě)線。CS1片選線由CE控制（對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)CE）、OE讀線直接接地、WE寫(xiě)線由W/R控制（對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)WE）、CS2直接接+5V。圖中信號(hào)線LDAR由開(kāi)關(guān)LDAR提供，手動(dòng)方式實(shí)驗(yàn)時(shí)，跳線器LDAR撥在左手邊，脈沖信號(hào)T3由實(shí)驗(yàn)機(jī)上時(shí)序電路模塊TS3提供，實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將J22跳線器連上即可，T3的脈沖寬度可調(diào)。圖 3-1 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)原理圖 2.實(shí)驗(yàn)步驟（1） 形成時(shí)鐘脈沖信號(hào)T3。具體接線方法如下所示：接通電源用示波器接入方波信號(hào)源的輸出孔H23，調(diào)節(jié)電位器W1及W2，使H23端輸出實(shí)驗(yàn)所期望的頻率計(jì)占空比的方波。將時(shí)序電路模塊單元中的和信號(hào)源單元中的H23排針相連。在時(shí)序電路模塊中有兩個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)“STOP”和“STEP”。將“STOP”開(kāi)關(guān)置為“RUN”狀態(tài)，“STEP”開(kāi)關(guān)置為“EXEC”狀態(tài)時(shí)，按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)START，則TS3端即輸出為連續(xù)的方波信號(hào)，此時(shí)調(diào)節(jié)電位器W1，用示波器觀察，使T3輸出實(shí)驗(yàn)要求的脈沖信號(hào)。當(dāng)“STOP”開(kāi)關(guān)置為“RUN”狀態(tài)，“STEP”開(kāi)關(guān)置為“STEP”狀態(tài)時(shí)，每按動(dòng)一次微動(dòng)開(kāi)關(guān)START，則T3輸出一個(gè)單脈沖，其脈沖寬度與連續(xù)方式相同。若用PC聯(lián)機(jī)軟件中的示波器功能也能看到波形，可以代替真實(shí)示波器。（2） 按圖3-2連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線無(wú)誤后接通電源。（3） 圖 3-2 實(shí)驗(yàn)接線圖 (4) 寫(xiě)寄存器給存儲(chǔ)器的00、01、02、03、04地址單元中分別寫(xiě)入數(shù)據(jù)11、12、13、14由上面的存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)原理圖看出，由于數(shù)據(jù)和地址全由一個(gè)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)來(lái)給出，這就要分時(shí)地給出，下面的寫(xiě)存儲(chǔ)器要分兩個(gè)步驟，第一步寫(xiě)地址，先關(guān)掉存儲(chǔ)器的片選（CE=1），打開(kāi)地址鎖存器門控信號(hào)（LDAR=1）,打開(kāi)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)三態(tài)門（SWB=0），由開(kāi)關(guān)給出要寫(xiě)存儲(chǔ)單元的地址，按動(dòng)START產(chǎn)生T3脈沖將地址打入到地址鎖存器，第二步寫(xiě)數(shù)據(jù)，關(guān)掉地址鎖存器門控信號(hào)(LDAR=0)，打開(kāi)存儲(chǔ)器片選，使處于寫(xiě)狀態(tài)的（CE=0，WE=1），由開(kāi)關(guān)給出此單元要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，按動(dòng)START產(chǎn)生T3脈沖將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到當(dāng)前的地址單元中。寫(xiě)其他單元依次循環(huán)上述步驟。 寫(xiě)存儲(chǔ)器流程如下：（以向00號(hào)單元寫(xiě)入11為例）圖 3-3 寫(xiě)存儲(chǔ)器流程圖 (4)讀存儲(chǔ)器 依次讀出第00、01、02、03、04號(hào)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(xiě)入的一致。同寫(xiě)操作類似，讀每個(gè)單元也需要兩步，第一步寫(xiě)地址，先關(guān)掉存儲(chǔ)器的片選（CE=1），打開(kāi)地址鎖存器門控信號(hào)（LDAR=1）,打開(kāi)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)三態(tài)門（SWB=0），由開(kāi)關(guān)給出要寫(xiě)存儲(chǔ)單元的地址，按動(dòng)START生產(chǎn)T3脈沖將地址打入到地址鎖存器；第二步讀存儲(chǔ)器，關(guān)掉地址鎖存器門控制信號(hào)（LDAR=0），關(guān)掉數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)三態(tài)門（SWB=1），片選存儲(chǔ)器，使它處于讀狀態(tài)（CE=0，WE=0）,此時(shí)數(shù)據(jù)總線上顯示的數(shù)據(jù)即為從存儲(chǔ)器當(dāng)前地址中讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容。讀其它單元依次循環(huán)上述步驟。讀存儲(chǔ)器操作流程如下：（以從00好單元讀出11數(shù)據(jù)為例）圖 3-4 讀存儲(chǔ)器流程圖 (四) 微控制器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握時(shí)序產(chǎn)生器的組成原理。2 掌握微程序控制器的組成原理。3 掌握微程序的編制、寫(xiě)入，觀察微程序的運(yùn)行。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備DVCC-C8JH組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干。PC機(jī)一臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)原理 （1）實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)序電路原理如圖41所示，可產(chǎn)生4個(gè)等間隔的時(shí)序信號(hào)TS1TS4 ，其中為時(shí)鐘信號(hào)，由實(shí)驗(yàn)臺(tái)右上方的方波信號(hào)源提供，可產(chǎn)生頻率及脈寬可調(diào)的方波信號(hào)?？筛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)自行選擇方波信號(hào)的頻率及脈寬。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?？刂瓢l(fā)生器Cr，使TS1TS4 信號(hào)輸出可控。圖中STEP（單步）、STOP（停機(jī)）分別是來(lái)自實(shí)驗(yàn)板上方中部的兩個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)STEP、STOP的模擬信號(hào)。START鍵是來(lái)自實(shí)驗(yàn)板上方中部的一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)START的按鍵信號(hào)。當(dāng)STEP開(kāi)關(guān)為0時(shí)（EXEC），一旦按下啟動(dòng)鍵，運(yùn)行觸發(fā)器Cr一直處于“1”狀態(tài)，因此時(shí)序信號(hào)TS1TS4 將周而復(fù)始地發(fā)送出去。當(dāng)STEP為1（STEP）時(shí)，一旦按下啟動(dòng)鍵，機(jī)器便處于單步運(yùn)行狀態(tài)，即此時(shí)只發(fā)送一個(gè)CPU周期的時(shí)序信號(hào)就停機(jī)。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(dāng)前微指令的執(zhí)行結(jié)果。另外，當(dāng)機(jī)器連續(xù)運(yùn)行時(shí)，如果STOP開(kāi)關(guān)置“1”（STOP），也會(huì)使機(jī)器停機(jī)。圖41 時(shí)序電路原理圖 由于時(shí)序電路的內(nèi)部連線已經(jīng)連好，所以只需將時(shí)序電路與方波信號(hào)源連接（即將時(shí)序電路的時(shí)鐘脈沖輸入端接至方波信號(hào)發(fā)生器輸出端H23），時(shí)序電路的CLR已接至實(shí)驗(yàn)板右下方的CLR模擬開(kāi)關(guān)上。 （2）微程序控制電路與微指令格式（A）微程序控制電路微程序控制器的組成見(jiàn)圖4-2，其中控制存儲(chǔ)器采用3片2816的E2PROM，具有掉電保護(hù)功能，微指令寄存器18位，用兩片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，用三片正沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器（74）組成，它們帶有清“0”端和預(yù)置端。在不判別測(cè)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(cè)試判別時(shí)轉(zhuǎn)移邏輯滿足條件后輸出的負(fù)脈沖通過(guò)強(qiáng)置端將某一觸發(fā)器置為“1”狀態(tài)，完成地址修改。在該實(shí)驗(yàn)電路中設(shè)有一個(gè)編程開(kāi)關(guān)（位于實(shí)驗(yàn)板右上方），它具有三種狀態(tài)：PROM（編程）、READ（校驗(yàn)）、RUN（運(yùn)行）。當(dāng)處于“編程狀態(tài)”時(shí)，學(xué)生可根據(jù)微地址和微指令格式將微指令二進(jìn)制代碼寫(xiě)入到控制存儲(chǔ)器2816中。當(dāng)處于“校驗(yàn)狀態(tài)”時(shí)，可以對(duì)寫(xiě)入控制存儲(chǔ)器中的二進(jìn)制代碼進(jìn)行驗(yàn)證，從而可以判斷寫(xiě)入的二進(jìn)制代碼是否正確。當(dāng)處于“運(yùn)行狀態(tài)”時(shí)，只要給出微程序的入口微地址，則可根據(jù)微程序流程圖自動(dòng)執(zhí)行微程序。圖中微地址寄存器輸出端增加了一組三態(tài)門，目的是隔離觸發(fā)器的輸出，增加抗干擾能力，并用來(lái)驅(qū)動(dòng)微地址顯示燈。圖4-2 微控器實(shí)驗(yàn)原理圖（B）指令格式 微指令字長(zhǎng)共24位，其控制位順序如下： 其中UA5UA0為6位的后續(xù)微地址，A、B、C為三個(gè)譯碼字段，分別由三個(gè)控制位譯碼出多位。C字段中的P（1）P（4）是四個(gè)測(cè)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， I7I2為指令寄存器的第72位輸出，SE5SE1為微控器單元微地址鎖存器的強(qiáng)置端輸出。AR為算術(shù)運(yùn)算是否影響進(jìn)位及判零標(biāo)志控制位，其為零有效。B字段中的RSB、R0B、RIB分別為源寄存器選通信號(hào)、目的寄存器選通信號(hào)及變址寄存器選通信號(hào)，其功能是根據(jù)機(jī)器指令來(lái)進(jìn)行三個(gè)工作寄存器R0、R1、及R2的選通譯碼，LDRi為打入工作寄存器信號(hào)的譯碼器使能控制位。 2.實(shí)驗(yàn)步驟（1） 圖4 3 為幾條機(jī)器指令對(duì)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，可得到表4-2的二進(jìn)制代碼表。RAMBUSBUSIR運(yùn)行微程序： 01PCAR PC+1 02 P（1）（1） 10 10 IN ADD STA OUT JMPPCARPC+1PCAR PC+1PCARPC+1PCAR PC+1 10 11 12 13 14SWR0 RAMBUSBUSPCRAMBUSBUSARRAMBUSBUSARRAMBUSBUSAR 01 03 07 16 26 04 15 17 01R0BUSBUSRAMRAMBUSBUSDR1RAMBUSBUSDR2 05 25 05 25R0DR1DR1LED 06 01 06 （DR1+DR2）R0 01 控制臺(tái) 00 八進(jìn)制微地址P（4）20（SWB，SWA）KWE （01） KRD （00） RP （11）PCAR PC+1PCARPC+121 20 01（SW）BUSBUSDR1RAMBUSBUSDR1 24 22 24 30 27DR1LEDDR1RAM圖 4 3微 程 序 流 程 圖(2) 按圖4-4連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線無(wú)誤后接通電源。 START UNITTS1 TS2 SIGNAL UNIT H23MICR0-CONTROLLERW/R UNITT1 T2 UA5UA0SWITCH UNIT 圖 4-4 實(shí)驗(yàn)接線圖3)觀測(cè)時(shí)序信號(hào)用雙蹤示波器（或用PC示波器功能）觀察方波信號(hào)源的輸出，時(shí)序電路中的“STOP”開(kāi)關(guān)置為“RUN”，“STEP”開(kāi)關(guān)置為“EXEC”。按動(dòng)START按鍵，從示波器上可觀察到TS1、TS2、TS3、TS4 各點(diǎn)的波形，比較它們的相互關(guān)系，畫(huà)出其波形，并標(biāo)注測(cè)量所得的脈沖寬度，見(jiàn)圖4-5。 CPU 周期TS1TS2TS3TS4 圖 4-5程序控制器的工作原理： 1編程A.將編程開(kāi)關(guān)置為PROM（編程狀態(tài)）。B.將實(shí)驗(yàn)板上“STATE UNIT”中的“STEP”置為“STEP”，“STOP”置為“RUN”狀態(tài)。 C.用二進(jìn)制模擬開(kāi)關(guān)置微地址MA5MA0。 D.在MK24MK1開(kāi)關(guān)上置微代碼，24位開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)24位顯示燈，開(kāi)關(guān)量為“0”時(shí)燈亮，開(kāi)關(guān)量為“1”時(shí)燈滅。 E.啟動(dòng)時(shí)序電路（按動(dòng)啟動(dòng)按鈕“START”），既將微代碼寫(xiě)入到 E2PROM 2816的相應(yīng)地址對(duì)應(yīng)的單元中。 F.重復(fù)CE步驟，將表42的微代碼寫(xiě)入2816。 2 校驗(yàn)A.將編程開(kāi)關(guān)設(shè)置為READ（校驗(yàn)）狀態(tài)。B.將實(shí)驗(yàn)板的“STEP”開(kāi)關(guān)置為“STEP”狀態(tài)。“STOP”開(kāi)關(guān)置為“RUN”狀態(tài)。C.用二進(jìn)制開(kāi)關(guān)置好微地址MA5MA0。D.按動(dòng)“START”鍵，啟動(dòng)時(shí)序電路，讀出微代碼，觀察顯示燈MD24MD1的狀態(tài)（燈亮為“0”，滅為“1”），檢查讀出的微代碼是否與寫(xiě)入的相同。如果不同，則將開(kāi)關(guān)置于PROM編程狀態(tài)，重新執(zhí)行即可。 3單步運(yùn)行A. 將編程開(kāi)關(guān)置于“RUN”（運(yùn)行）狀態(tài)。B.實(shí)驗(yàn)板上的“STEP”及“STOP”開(kāi)關(guān)保持原狀。C.操作CLR開(kāi)關(guān)（撥動(dòng)開(kāi)關(guān)在實(shí)驗(yàn)板右下角）使CLR信號(hào)101，微地址寄存器MA5MA0清零，從而明確本機(jī)的運(yùn)行入口微地址為000000（二進(jìn)制）。D.按動(dòng)“START”鍵，啟動(dòng)時(shí)序電路，則每按動(dòng)一次啟動(dòng)鍵，讀出一條微指令后停機(jī)，此時(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的微地址顯示燈和微命令顯示燈將顯示所讀出的一條指令。 注意：在當(dāng)前條件下，可將“MICROCONTROLLER”單元的SE6SE1接至“SWITCH UNIT”中的S3Cn對(duì)應(yīng)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)上，可通過(guò)強(qiáng)置端SE1SE6人為設(shè)置分支地址。將SE1SE6對(duì)應(yīng)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)量為“1”，當(dāng)需要人為設(shè)置分支地址時(shí)，將某個(gè)或幾個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)置“0”，相應(yīng)的微地址位即被強(qiáng)置為“1”，從而改變下一條微指令的地址。（二進(jìn)制開(kāi)關(guān)置為“0”，相應(yīng)的微地址位將被強(qiáng)置為“1”）4連續(xù)運(yùn)行A.將編程開(kāi)關(guān)置為“RUN”（運(yùn)行）狀態(tài)。B.將實(shí)驗(yàn)板的單步開(kāi)關(guān)“STEP”置為“EXEC”狀態(tài)。C.使CLR從101，此時(shí)微地址寄存器清“0”，從而給出取指微指令的入口地址為000000（二進(jìn)制）。D.啟動(dòng)時(shí)序電路，則可連續(xù)讀出微指令。（五） 基本模型機(jī)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，將微程序控制器模塊與運(yùn)算器模塊、存儲(chǔ)器模塊組合成一起，組成一臺(tái)基本模型計(jì)算機(jī)。2. 用微程序控制器來(lái)控制模型機(jī)的數(shù)據(jù)通道。3. 通過(guò)CPU運(yùn)行五條機(jī)器指令組成的簡(jiǎn)單程序，掌握機(jī)器指令與微指令的關(guān)系，建立利用指令控制整機(jī)（輸入、輸出、運(yùn)算、存儲(chǔ)系統(tǒng)）的概念。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備DVCC-C8JH組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干。PC機(jī)一臺(tái)。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)原理(1)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)框圖如圖4-1所示： 圖4-1基本模型機(jī)數(shù)據(jù)通道框圖（2）在模型機(jī)實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)通道的控制將由微程序控制器來(lái)完成，CPU從內(nèi)存取出一條機(jī)器指令到執(zhí)行指令結(jié)束的一個(gè)指令周期，是由微指令組成的序列來(lái)完成的，即一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序。（3）本實(shí)驗(yàn)我們將五條機(jī)器指令及有關(guān)數(shù)據(jù)寫(xiě)入RAM和ROM中。通過(guò)CPU運(yùn)行由五條機(jī)器指令組成的簡(jiǎn)單程序，掌握機(jī)器指令與微指令的關(guān)系。（A）微指令格式：24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 M Cn WE A9 A8 A B C UA5 UA4 UA3 UA2 UA1 uA0 A字段 B字段 C字段15 14 13 選擇 12 11 10 選擇 9 8 7 選擇 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRi 0 0 1 RS-B 0 0 1 P（1） 0 1 0 LDDR1 0 1 0 RD-B 0 1 0 P（2） 0 1 1 LDDR2 0 1 1 R1-B 0 1 1 P（3） 1 0 0 LDIR 1 0 0 299-B 1 0 0 P（4） 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU-B 1 0 1 AR 1 1 0 LDAR 1 1 0 PC-B 1 1 0 LDPC 其中A8、A9是2：4譯碼器（74LS139）的輸入端，Y0、Y1、Y2、Y3是譯碼器輸出端，其電路結(jié)構(gòu)如下： 其中Y0為SW-B，Y1為CE，Y2為L(zhǎng)ED-B，Y3為空。（B）微程序流程圖如下：運(yùn)行微程序 圖4-2基本模型機(jī)微程序流程圖（1） 微指令二進(jìn)制代碼表如表4.2所示：表4.2微地址S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8ABCUA5-UA0000 0 0 0 0 0 0 1 10 0 00 0 01 0 00 1 0 0 0 0010 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 0020 0 0 0 0 0 0 0 11 0 00 0 00 0 10 0 1 0 0 0030 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 0 1 0 0040 0 0 0 0 0 0 0 10 1 10 0 00 0 00 0 0 1 0 1050 0 0 0 0 0 0 1 10 1 00 0 10 0 00 0 0 1 1 0061 0 0 1 0 1 0 1 10 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 070 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 0 1100 0 0 0 0 0 0 0 00 0 10 0 00 0 00 0 0 0 0 1110 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 1120 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 1 1 1130 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 1 1 1 0140 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 1 0150 0 0 0 0 0 1 0 10 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 160 0 0 0 0 0 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 1 1170 0 0 0 0 0 0 0 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 0 1200 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 0 1 0210 0 0 0 0 0 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 0 0220 0 0 0 0 0 0 0 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 1 1230 0 0 0 0 0 0 1 10 0 00 0 00 0 00 0 0 0 0 1240 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 250 0 0 0 0 1 1 1 00 0 01 0 10 0 00 0 0 0 0 1260 0 0 0 0 0 0 0 11 0 10 0 01 1 00 0 0 0 0 1270 0 0 0 0 1 1 1 00 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 0300 0 0 0 0 1 1 0 10 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 1（2） 機(jī)器指令格式如表4.3所示：表4.34. 實(shí)驗(yàn)步驟（1）按圖5-3連接實(shí)驗(yàn)電路（2）寫(xiě)程序 方法一：手動(dòng)寫(xiě)入 先將機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微代碼正確地寫(xiě)入2816中，由于在微程序控制實(shí)驗(yàn)中已將微代碼寫(xiě)入E2PROM芯片中，對(duì)照表5校驗(yàn)正確后就可使用。 使用控制臺(tái)KWE和KRD微程序進(jìn)行機(jī)器指令程序的裝入和檢查。A.使編程開(kāi)關(guān)處于“RUN，STEP為“STEP”狀態(tài)，STOP為“RUN”狀態(tài)。B撥動(dòng)總清開(kāi)關(guān)CLR(01)，微地址寄存器清零，程序計(jì)數(shù)器清零。然后使控制臺(tái)SWB，SWA開(kāi)關(guān)置為“01”，按動(dòng)一次啟動(dòng)開(kāi)關(guān)START，微地址顯示燈顯示“010001”，再按動(dòng)一次START，微地址燈顯示“010100。此時(shí)，數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的內(nèi)容置為要寫(xiě)入的機(jī)器指令，按動(dòng)兩次START鍵后，即完成該條指令的寫(xiě)入。若仔細(xì)閱讀KE的流程，就不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)器指令的首地址總清后為零，以后每個(gè)循環(huán)PC會(huì)自動(dòng)加1，所以，每次按動(dòng)START，只有在微地址燈顯示“010100”時(shí)，才設(shè)置內(nèi)容，直到所有機(jī)器指令寫(xiě)完。C寫(xiě)完程序后須進(jìn)行校驗(yàn)。撥動(dòng)總清開(kāi)關(guān)CLR(01)后，微地址清零。PC程序計(jì)數(shù)器清零，然后使控制臺(tái)開(kāi)關(guān)SWB，SWA為“00”，按動(dòng)啟動(dòng)START，微地址燈將顯示“010000”；再按START，微地址燈顯示為“010010；第3次按START，微地址燈顯示為“010111”，再按START后，此時(shí)輸出單元的數(shù)碼管顯示為該首地址中的內(nèi)容。不斷按動(dòng)START，以后每個(gè)循環(huán)PC會(huì)自動(dòng)加1，可檢查后續(xù)單元內(nèi)容。每次在微地址燈顯示為“010000”時(shí)，是將當(dāng)前地址中的機(jī)器指令寫(xiě)入到輸出設(shè)備中顯示。方法二：聯(lián)機(jī)讀寫(xiě)程序按照規(guī)定格式，將機(jī)器指令及表5微指令二進(jìn)制表編輯成十六進(jìn)制的如下格式文件。微指令格式中的微指令代碼為將表5中的24位微代碼按從左到右分成3個(gè)8位，將此3個(gè)8位二進(jìn)制代碼化為相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)即可。 程 序 $P4000 $P4110 $P420A機(jī)器指令格式說(shuō)明：$P 機(jī)器指令代碼 十六進(jìn)制地址 $P4320 $P440B $P4530微指令格式說(shuō)明：$M 微指令代碼 十六進(jìn)制地址 $P460B $P4740 $P4800 $P4A01 微程序 $M00018110$M0901ED83$M1200A017 $M0101ED82$M0A0IED87 $M13018001 $M0200C048 $M0B01ED8E $M14002018 $M0300E004 $M0C01ED96 $M15070A01 $M0400B005 $N0D028201$M1600D181 $M0501A206 $M0E00E00F$M17070A10 $M06959A01 $M0F00A015$M18068A11 $M0700E00D $M1001ED92$M18068A11$M08001001 $M1101ED94用聯(lián)機(jī)軟件的傳送文件功能(F4)將該格式文件傳入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)即可。(3) 運(yùn)行程序方法一：?jiǎn)螕暨\(yùn)行 (A) 單步運(yùn)行程序 使編程開(kāi)關(guān)處于“RUN”狀態(tài)，STEP為“STEP”狀態(tài)，STOP為“RUN”狀態(tài)。 撥動(dòng)總清開(kāi)關(guān)CLR(01)，微地址清零，程序計(jì)數(shù)器清零。程